D触发器的设计和仿真.doc

实验一、D触发器的设计和仿真一、实验目的1、学习模拟数字电路单元的基本设计方法。2、学习Cadence工具下电路设计的基本操作和方法。3、学习Sprectre工具的仿真操作方法。二、实验内容本实验通过设计一个异步清零的D触发器电路学习Cadence工具下电路的设计和仿真方法。实验内容包括：完成反相器、与非门、传输门电路的设计和仿真验证；完成各个单元电路symbol的建立；利用建立的单元电路symbol完成D触发器电路的设计和仿真；分析仿真结果。该电路设计采用上华CSMC0.5umCMOS工艺设计，工作电压5V。三、实验步骤1、登陆到UNIX系统。在登陆界面，输入用户名和密码，用户名和密码都为学生学号。2、Cadence的启动。启动Cadence软件的命令有很多，不同的启动命令可以启动不同的工具集，常用的启动命令有icfb,icca等，也可以单独启动单个工具。3、原理图的输入。（1）Composer的启动。在CIW窗口新建一个单元的Schematic视图。（2）添加器件。在comparator schematic窗口点击Add-Instance或者直接点i,就可以选择所需的器件。（3）添加连线。执行Add-Wire，将需要连接的部分用线连接起来。（4）添加管脚。执行Add-Pin和直接点p，弹出添加管脚界面。（5）添加线名。为设计中某些连线添加有意义的名称有助于在波形显示窗口中显出该条线的信号名称，也可以帮助检查电路错误。点击Add-Wire Name，弹出新窗口，为输入输出线添加名称。为四端的MOS器件的衬底添加名称vdd！或gnd！，其中！表示全局变量。（6）添加电源信号。选择Vdd和Gnd的symbol各一个，在两个symbol之间连接一个vdc，设置直流电压5V。（6）保存并检查。点击schematic窗口上的Check and Save按钮，察看是否有警告或者错误。如果有，察看CIW窗口的提示。4、电路仿真。（1）启动模拟仿真环境。在comparator schematic窗口，选择Tools-Analog Environment，弹出模拟仿真环境界面。（2）选择仿真器。在仿真窗口，选择Setup-Simulator/Directory/Host，设置仿真器为spectre，然后点击OK。（3）设置模型库。（4）设置分析类型。在仿真窗口，点击Choose Analyses按钮，弹出Choose Analyses窗口，该窗口中列出了各种仿真类型，在本实验中只需进行瞬态仿真，所以选择tran，时间设为3um。（5）设置设计变量，在仿真窗口中，点击Edit Variables 按钮，弹出变量设置窗口，点击Copy From按钮，整个设计本扫描一遍，设计中的各个变量被列出来。（6）创建网表。选择Simulation-Netlist-Create，产生了该设计的网表。（7）设置波形显示工具。Cadence中有两种波形显示工具：AWD和wavescane，在仿真窗口选择Session-assign，在弹出的窗口中可以选择波形显示工具为AWD或wavescane。（8）选择输出结果显示信号。（9）进行仿真。选择Simulation-Run，或者直接点击仿真窗口右下角的Run按钮来启动仿真，仿真开始过程中，在CIW窗口会出现一系列仿真信息，另外会弹出一个Spectre输出窗口。仿真结束会自动弹出波形显示窗口。 （10）观察波形，看是否满足设计要求。重复以上步骤完成反相器、传输门、与非门和D触发器电路的设计和仿真。四 实验结果反相器二输入与非门传输门DFF五.实验结果分析通过本实验，我学习了利用半导体器件设计电路的方法和软件构图的一些技巧。并学会了如何将已经绘制成功的电路图进行仿真，通过查看波形来检测电路是否达到设计要求。实践了书本中学习的知识，加深了对已有知识的理解。实验二、带异步清零的边沿触发D触发器版图设计一、实验目的 1、学习Cadence工具下电路设计的基本操作和方法。2、学习Layout Editor工具下版图设计的基本操作和方法。3、学习Dracula工具的版图验证方法。二、实验内容本实验通过反相器、与非门和D触发器的版图设计学习使用Cadence Layout Editor工具进行版图设计验证的操作和方法。实验内容包括：使用Cadence Layout Editor完成反相器和与非门版图的绘制；完成D触发器版图绘制，使用Dracula工具完成版图验证。本实验采用CSMC0.5um CMOS工艺设计。三、实验步骤（1）工艺库的生成。点击CIW中的File菜单选择其中的New项中的Library项，在弹出窗口的Name项中输入所需的名字，点击ok，在弹出的对话框中输入编好的技术文件名my.tf，点击ok。（2）连接设计库到工艺库。（3）启动版图设计工具Vituoso Layout Editor。有很多种方法自动版图大师，最简单的办法是通过CIW打开或者新建一个单元的版图视图，这样就会自动启动版图大师。（4）从LSW窗口中选择所需的层，在显示部分完成反相器和与非门版图绘制。SN低压管画法见下图：SPGTLVTO_M1A1TOTB低压P管SPLVTO_M1A1GTTOSN低压N管3、版图验证（1）导出版图：在CIW窗口中，File-export-stream, library browser找到要检查的Layout，Run direction: ./dracula.(dracula文件夹要放在当前工作库下)，output：文件名.gds；options: case sensitivity-preserve；user defined data: geometry，Layer Map Table，输入map文件的路径。（2）修改drc文件：在终端里运行，cd dracula；vi drc.rul 修改dracula文件夹里的drc.rul文件，indisk=文件名.gds，primary=文件名, program-dir前加分号； （3）运行drc：输入PDRACULA); :/get drc.rul; :/finish; : ./（./表示运行本路径下的该执行文件）。（4）查找错误：回到版图文件，Tools-Dracula Interactive, DRC-setup, 路径输入./dracula。出现错误后，点中错误，然后Fix current error，可看到错误的具体位置。 DRC里quit后，根据错误对版图进行修改，然后再导出gds文件，最后到终端再运行P(或PDRACULA); :/g drc.rul；:/fi；: (或