HSPICE课程设计报告.doc

专 业 电子科学与技术 学 号 201010134 学生姓名 康珣指导老师 汪再兴第 1 页 共 3 页设计一 四位与非门的电路设计一、课程设计的目的1、学习使用电路设计与仿真软件 HSPICE ,练习用网表文件来描述模 拟电路,并熟悉应用 HSPICE 内部元件库;2、熟悉用 MOS 器件来设计四位逻辑输入与非门电路。二、课程设计的内容和要求1、内容:运用 HSPICE 仿真软件以及网表文件来描述模拟电路;2、要求:利用 MOS 器件来设计一四位逻辑输入与非门电路。三、设计原理1、与非门与非门是与门和非门的结合,先进行与运算,再进行非运算。与 运算输入要求有两个,如果输入都用 0和 1表示的话,那么与运算的 结果就是这两个数的乘积。如 1和 1(两端都有信号 ,则输出为 1; 1和 0,则输出为 0; 0和 0,则输出为 0。2、四输入与非门符号图及原理A D CB当输入端 A 、 B 、 C 、 D 中只要有一个为低电平时,就会使与它相连的 NMOS 管截止,与它相连的 PMOS 管导通,输出为高电平;仅当 A 、 B 、 C 、 D 全为高电平时,才会使四个串联的 NMOS 管都导通,使 四个并联的 PMOS 管都截止,输出为低电平。3、其真值表和符号如下: 4、网表文件在文本文档中写出 HSPICE 软件所要求的网表文件,并另存为 .sp 文件。网 表 文件如下:CMOS NAND4.OPTIONS LIST NODE POST.TRAN 20P 50NVCC VCC 0 5MNMOS_1 N_1 A Gnd Gnd NCH W=2.5u L=250nMNMOS_2 N_2 D N_1 N_1 NCH W=2.5u L=250n第 2 页 共 4 页MNMOS_3 N_3 C N_2 N_2 NCH W=2.5u L=250nMNMOS_4 Vdd B N_3 N_3 NCH W=2.5u L=250nMPMOS_1 Vdd A Vdd Vdd PCH W=2.5u L=250nMPMOS_2 Vdd D Vdd Vdd PCH W=2.5u L=250nMPMOS_3 Vdd C Vdd Vdd PCH W=2.5u L=250nMPMOS_4 Vdd B Vdd Vdd PCH W=2.5u L=250nV2 1 0 PULSE .2 4.8 0N 0N 0N 5N 10NV3 2 0 PULSE .2 4.8 0N 0N 0N 5N 10NV4 3 0 PULSE .2 4.8 0N 0N 0N 5N 10NV5 4 0 PULSE .2 4.8 0N 0N 0N 5N 10N.measure tran tf trig v(5 val=4.5 fall=1 targ v(5 val=0.5 fall=1.measure tran tr trig v(5 val=0.5 rise=1 targ v(5 val=4.5 rise=1 .measure tran tpdr trig v(1 val=2.5 rise=1 targ v(5 val=2.5 fall=1 .measure tran tpdf trig v(1 val=2.5 fall=1 targ v(5 val=2.5 rise=1 .measure tpd param=(tpdr+tpdf/2.MODEL PCH PMOS LEVEL=1.MODEL NCH NMOS LEVEL=1.END四、仿真点击打开 HSPICE 软件,接着利用 open 打开上面的网表文件, 仿真,如下图所示:第 3 页 共 5 页 然后点击 Avanwaves 如下图所示: 加入输入波形,如下图所示:加入输出波形,如下图所示: 五、仿真分析1. 直流工作点分析对 DC.OP 分析不收敛的情况, 解决方法是:删除 .option 语句中除 acct , list , node , post 之外的所有设置,采用默认设置,查找 .lis 文件中关于 不收敛的原因;使用 .nodeset 和 .ic 语句自行设置部分工作点的偏置; DC.OP 不收敛还有可能是由于 model 引起的,如在亚阈值区模型出现 电导为负的情况。2.瞬态分析瞬态分析先进行直流工作点的计算,将计算结果作为瞬态分析在 T0时刻的初始值,再通过迭代计算,在迭代计算过程中时间步长值是 动态变化的, .trantstep 中的步长值并不是仿真的步长值,只是打印输 出仿真结果的时间间隔的值,可以通过调整 .options lvltimimaximin来 调整步长值。瞬态分析不收敛主要是由于快速的电压变化和模型的不连续,对 于快速的电压变化可以通过改变分析的步长值来保证收敛。对模型的 不连续,可以通过设置 CAPOP 和 ACM 电容,对于给定的直流模型一 般选择 CAPOP=4, ACM=3,对于 level 49, ACM=0。3. 延时分析将以下语句导入之前的网表文件:.measure tran tf trig v(5 val=4.5 fall=1 targ v(5 val=0.5 fall=1.measure tran tr trig v(5 val=0.5 rise=1 targ v(5 val=4.5 rise=1.measure tran tpdr trig v(1 val=2.5 rise=1 targ v(5 val=2.5 fall=1 .measure tran tpdf trig v(1 val=2.5 fall=1 targ v(5 val=2.5 rise=1 .measure tpd param=(tpdr+tpdf/2延时分析结果如下:tf=2.7638E-10 targ=2.9766E-09 trig=2.7002E-09tr=2.8419E-10 targ=8.4835E-09 trig=8.1993E-09tpdr=3.2211E-10 targ=2.8221E-09 trig=2.5000E-09tpdf= -1.5189E-10 targ=8.3481E-09 trig=8.5000E-09tpd= 8.5110E-11六、课程设计总结通过本次课程设计, 使用了电路设计与仿真软件 HSPICE , 初步掌 握 Hspice 的基本设计方法,一方面加深了对课程知识的感性认识,增 强了电路设计与综合分析的能力。另外一方面通过练习用网表文件来 描述模拟电路, 用 MOS 器件来设计四位逻辑输入与非门电路, 使我对 HSPICE 软件有一个更深层次的认识。设计二 8选 1数据选择器的电路设计一、课程设计目的1、学习使用电路设计与仿真软件 HSPICE 、 Tanner EDA;2、了解 8选 1数据选择器的工作原理和基本组成。二、课程设计原理1、 8选 1数据选择器电路图如下: 2、网表文件如下:CMOS NAND4.OPTIONS LIST NODE POST.TRAN 20P 50NVCC VCC 0 5MNMOS_1 Vdd N_2 N_1 N_1 NCH W=2.5u L=250nMNMOS_2 Vdd N_3 N_1 N_1 NCH W=2.5u L=250nMNMOS_3 Vdd N_4 N_1 N_1 NCH W=2.5u L=250nMNMOS_4 Vdd c1 N_1 N_1 NCH W=2.5u L=250nMNMOS_5 Vdd c2 N_13 N_13 NCH W=2.5u L=250nMNMOS_6 Vdd s2 N_13 N_13 NCH W=2.5u L=250nMNMOS_7 Vdd N_3 N_13 N_13 NCH W=2.5u L=250nMNMOS_8 Vdd N_2 N_13 N_13 NCH W=2.5u L=250nMNMOS_9 Vdd c3 N_18 N_18 NCH W=2.5u L=250nMNMOS_11 Vdd s1 N_18 N_18 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_12 Vdd N_2 N_18 N_18 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_13 Vdd c4 N_27 N_27 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_14 Vdd s2 N_27 N_27 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_15 Vdd s1 N_27 N_27 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_16 Vdd N_2 N_27 N_27 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_17 Vdd c5 N_28 N_28 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_18 Vdd N_4 N_28 N_28 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_19 Vdd N_3 N_28 N_28 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_21 Vdd c6 N_33 N_33 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_22 Vdd s2 N_33 N_33 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_23 Vdd N_3 N_33 N_33 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_24 Vdd sel N_33 N_33 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_25 Vdd c7 N_38 N_38 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_26 Vdd N_4 N_38 N_38 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_27 Vdd s1 N_38 N_38 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_28 Vdd sel N_38 N_38 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_29 Vdd c8 N_23 N_23 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_30 Vdd s2 N_23 N_23 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_31 Vdd s1 N_23 N_23 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_32 Vdd sel N_23 N_23 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_33 Vdd N_27 N_48 N_48 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_34 Vdd N_18 N_48 N_48 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_35 Vdd N_13 N_48 N_48 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_36 Vdd N_1 N_48 N_48 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_37 Vdd N_23 N_54 N_54 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_38 Vdd N_38 N_53 N_53 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_39 Vdd N_33 N_53 N_53 NCH W=2.5u L=250n MNMOS_40 Vdd N_28 N_53 N_53 NCH W=2.5u L=250n MPMOS_40 N_51 N_28 N_52 N_51 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_10 N_14 N_4 N_15 N_14 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_11 N_15 s1 N_16 N_15 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_12 N_16 N_2 N_17 N_16 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_13 Gnd c4 N_19 Gnd PCH W=2.5u L=250n MPMOS_14 N_19 s2 N_20 N_19 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_15 N_20 s1 N_21 N_20 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_16 N_21 N_2 N_22 N_21 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_17 Gnd c5 N_24 Gnd PCH W=2.5u L=250n MPMOS_18 N_24 N_4 N_25 N_24 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_19 N_25 N_3 N_26 N_25 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_20 N_26 sel N_32 N_26 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_21 Gnd c6 N_29 Gnd PCH W=2.5u L=250n MPMOS_22 N_29 s2 N_30 N_29 PCH W=2.5u L=250nMPMOS_24 N_31 sel N_37 N_31 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_25 Gnd c7 N_34 Gnd PCH W=2.5u L=250nMPMOS_26 N_34 N_4 N_35 N_34 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_27 N_35 s1 N_36 N_35 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_28 N_36 sel N_42 N_36 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_29 Gnd c8 N_39 Gnd PCH W=2.5u L=250nMPMOS_30 N_39 s2 N_40 N_39 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_31 N_40 s1 N_41 N_40 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_1 N_5 N_2 N_6 N_5 PCH W=2.5u L=250nMPMOS_32 N_41 sel N_43 N_41 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_2 N_7 N_3 N_5 N_7 PCH W=2.5u L=250nMPMOS_33 Gnd N_27 N_44 Gnd PCH W=2.5u L=250n MPMOS_3 N_8 N_4 N_7 N_8 PCH W=2.5u L=250nMPMOS_34 N_44 N_18 N_45 N_44 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_4 Gnd c1 N_8 Gnd PCH W=2.5u L=250nMPMOS_35 N_45 N_13 N_46 N_45 PCH W=2.5uMPMOS_5 Gnd c2 N_9 Gnd PCH W=2.5u L=250nMPMOS_36 N_46 N_1 N_47 N_46 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_6 N_9 s2 N_10 N_9 PCH W=2.5u L=250nMPMOS_37 Gnd N_23 N_49 Gnd PCH W=2.5u L=250n MPMOS_7 N_10 N_3 N_11 N_10 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_38 N_49 N_38 N_50 N_49 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_8 N_11 N_2 N_12 N_11 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_39 N_50 N_33 N_51 N_50 PCH W=2.5u L=250n MPMOS_9 Gnd c3 N_14 Gnd PCH W=2.5u L=250nV2 1 0 PULSE .2 4.8 0N 0N 0N 5N 10NV3 2 0 PULSE .2 4.8 0N 0N 0N 5N 10NV4 3 0 PULSE .2 4.8 0N 0N 0N 5N 10NV5 4 0 PULSE .2 4.8 0N 0N 0N 5N 10N.measure tran tf trig v(5 val=4.5 fall=1 targ v(5 val=0.5 fall=1 .measure tran tr trig v(5 val=0.5 rise=1 targ v(5 val=4.5 rise=1 .measure tran tpdr trig v(1 val=2.5 rise=1 targ v(5 val=2.5 fall=1 .measure tran tpdf trig v(1 val=2.5 fall=1 targ v(5 val=2.5 rise=1 .measure tpd param=(tpdr+tpdf/2.MODEL PCH PMOS LEVEL=1.MODEL NCH NMOS LEVEL=1.END3、电路图如下图所示 其中的四输入与非门电路图如下图所示: 然后点击 Avanwaves 如下图所示: 仿真波形如下图所示: 三、仿真分析1. 直流工作点分析对 DC.OP 分析不收敛的情况,解决方法是:删除 .option 语句中除 acct , list , node , post 之外的所有设置,采用默认设置,查找 .lis 文件 中关于不收敛的原因; 使用 .nodeset 和 .ic 语句自行设置部分工作点的偏 置; DC.OP 不收敛还有可能是由于 model 引起的,如在亚阈值区模型出现电导为负的情况。 2.瞬态分析 瞬态分析先进行直流工作点的计算，将计算结果作为瞬态分析在 T0 时刻的初始值，再通过迭代