L-Edit绘制版图ppt课件.ppt

L Edit的使用方法 L Edit是TannerToolsPro工具软件中的一个软件包 可以在同一窗口中进行版图设计 设计规则检查 网表提取 标准单元自动布局与连线等工作 配合在S Edit中建立的相应电路 可以在TannerToolsPro提供的另一个工具LVS完成布局与电路的比对 在本章中将介绍L Edit的使用与版图设计及网表提取 10 1L Edit的窗口介绍 图3 1为L Edit的窗口 包括标题栏 工具栏 位置显示区 鼠标功能说明 状态栏 绘图区等项目 还有层的定义区 用以定义现在要进行绘制和编辑的层 2 应用参数设置执行Setup Application子命令进入应用设置对话框 如图3 5所示 包括热键和鼠标作用的某些设定 1 配置文件设置栏 Workgroup 填充框用来指定设计组应用配置文件的路径和名称 User 填充框用来指定设计者应用配置文件的路径和名称 3 5 3对象的移动对象的移动可以分为 图形移动 递增移动 数字移动与更改方向移动 这些移动可以是一个对象 也可以是一群对象的移动 1 图形移动先选择所要移动的对象 使用鼠标的中间键 Move Edit 即可拖曳对象到新的位置 如果已经有对象在选择的状态下 则该对象就可以被移动 若是尚未有对象在选择的状态下 则鼠标附近的对象 隐选的方式 会被移动 2 递增移动使用表3 2中四个命令可以对己选择的对象进行搬移 所移动的量是在Setup Design子命令设计参数对话框中的Nudgeamount填充框中设置 表3 2递增移动命令热键表 3 数字移动执行Draw MoveBy子命令会出现MoveBy对话框 在对话框中填入X和Y轴方向的移动量 单击OK按钮即可 4 更改方向L Edit提供三种更改方向的命令 旋转 Draw Rotate 水平映像 Draw Flip Horizontal 与垂直映像 Draw Flip Vertical 这些对象方向的改变都是以对象几何中心为转轴 即使是多数个对象也是如此 3 6视图的操作 每个窗口显示一个单元版图的一部分 显示在窗口中的版图的子集称为视图 可以用平移 Panning 当前窗口的方法来显示版图中不同区域的视图 也可以用缩放 Zooming 使在窗口中显示版图的较大或较小区域的视图 在版图绘制中 移动和编辑的任何阶段都可以做平移和缩放操作 1 窗口的平移平移的命令共有9种 如表3 3所示 平移只移动窗口 而版图是不动的 当窗口向一个方向移动 视图中的对象将向相反的方向移动 2 窗口的缩放L Edit提供4种缩放的功能 可以借着放大缩小的功能来改变视图 其功能如表3 4所示 画版图的步骤 1 进入L Edit2 建立新文件3 环境设定4 编辑元件5 绘制多种图层形状6 设计规则检查 DRC 7 修改对象8 设计规则检查 DRC 9 版图提取 用L Edit画PMOS版图的步骤 1 打开L Edit程序 L Edit会自动将工作文件命名为Layout1 tdb并显示在窗口的标题栏上 如图3 35所示 2 另存为新文件 选择执行As子命令 打开 另存为 对话框 在 保存在 下拉列表框中选择存贮目录 在 文件名 文本框中输入新文件名称 如Ex1 图3 35L Edit的标题栏 3 替换设置信息 用于将已有的设计文件的设定 如格点 图层等 应用于当前的文件中 选择执行Setup子命令打开对话框 单击 FromFile 栏填充框的右侧的Browser按钮 选择X Tanner Ledit100 Samples SPR example1 lights tdb文件 如图3 36所示 单击OK就将lights tdb文件中的格点 图层等设定应用在当前文件中 图3 36替换设置信息对话框 图3 36替换设置信息对话框 4 编辑单元 L Edit编辑方式是以单元 Cell 为单位而不是以文件 File 为单位的 每一个文件可有多个Cell 而每一个Cell可表示一种电路的版图或说明 每次打开新文件时自动打开一个Cell并将之命名为Cell0 如图3 37所示 其中编辑窗口中的十字为坐标原点 5 设计环境设置 绘制版图时必须要有确定的大小 因此在绘图前首先要确定或设定坐标与实际长度的关系 选择执行Setup Design子命令 弹出SetupDesign对话框 在Technology标签页中可设置工艺的名称 单位等 本例以Lambda为单位 而Lambda与内部单位 InternalUnit 的关系可在Technologysetup选项中进行设置 如图3 38所示 设定1个Lambda为1000个InternalUnit 即设定1个Lambda等于1个Micron 图3 37编辑单元Cell0 图3 38工艺设定 Grid标签页用于显示栅格 鼠标栅格和定位栅格的设置 如图3 39所示 在 Griddisplay 栏内设定1个显示栅格点 Displayedgrid 等于1个坐标单位 Locatorunit 在 Suppressgridlessthan 框中设置8 表示当栅格小于8个像素时不显示 在 Mousegrid 栏中 设定鼠标光标显示 Cursortype 为Smooth类型 在 Mousesnapgrid 框中设定鼠标锁定的栅格为0 5个坐标单位 在 Locatorunit 栏中设定1个坐标为1000个内部单位 设定结果为1个栅格的距离等于1个坐标单位也等于1个Micron 图3 39栅格的设定 6 图层的设置 在Layers面板的下拉列表中选取图层 PMOS版图需要用到NWell Active NSelect Pselect Ploy Matal1 Matal2 ActiveContact Via等图层 图3 40设置设计规则对话框 7 绘制NWell 在P型衬底上制作PMOS管 首先要制作NWell 而NWell的最小宽度必须满足所选工艺规则 本例使用由软件提供的MOSIS ORBIT2 0U设计规则 查看NWell绘制要遵守的设计规则可选择Tools DRC命令 打开DesignRuleCheck对话框 单击其中Setup按钮会出现SetupDesignRule对话框 或单击图标 再从其中的Ruleslist列表框选择1 1Well 图3 40设置设计规则对话框 MinimumWidth选项 可知NWell的最小宽度有10个Lambda的要求 如图3 40所示 图6NWell设计规则在Layers面板的下拉列表中选取NWell选项 再从Drawing工具栏中选择按钮 在Cell0编辑窗口画出横向24格纵向15格的方形即为NWell 如图3 41所示 图3 41绘制NWell 8 截面观察 L Edit具有截面观察功能 可以观察该版图设计流片后的断面情况 选择Tools Cross Section子命令 或单击按钮 打开GenerateCross Section对话框 如图3 42所示 图3 42截面产生设置 单击对话框中的Brower按钮 在弹出的对话框中选择C Tanner LEdit83 amples SPR example1 lights xst文件 再单击Pick按钮在编辑画面中选择要观察的位置 然后单击OK按钮 结果如图3 43所示 单击截面图中的关闭按钮可取消截面状态 恢复到画图状态 状态栏中的Well 图3 43NWell截面图 X指NWell的意思 截面图中NWell宽度与版图中的NWell的宽度是一致的 图3 44Active设计规则 9 绘制Active图层 首先要了解设计规则对有源区的要求 选择Tools DRC命令 打开DesignRuleCheck对话框 单击其中Setup按钮会出现SetupDesignRule对话框 或单击图标 再从其中的Ruleslist列表框选择2 1ActiveMinimumWidth选项 可知Active的最小宽度有3个Lambda的要求 如图3 44所示 图3 44Active设计规则 在Layers面板的下拉列表中选取Active选项 再从Drawing工具栏中选择按钮 在Cell0编辑窗口的NWell中画出横向14格纵向5格的方形Active区 如图3 45所示 图3 45绘制Active区 10 Active区截面观察 选择Tools Cross Section命令 或单击按钮 打开GenerateCross Section对话框 单击Pick按钮 再在编辑画面中选择要观察的位置 然后单击OK按钮 结果如图3 46所示 图3 46Active截面图 11 设计规则检查 选择Tools DRC命令 打开DesignRuleCheck对话框 选中Writeerrorstofiles复选框将错误项目记录到Cell0 drc文件或自行取文件名 若单击 确定 按钮 则进行设计规则检查 结果如图3 47所示 发现一个错误 单击 确定 按钮后 可执行Tools ClearErrorLayer命令 或单击按钮 清除错误符号 图3 47设计规则检查 执行命令打开错误记录文件Cell0 drc 其内容如图3 48所示 有一个错误 版图设计违反了设计规则4 6 并标出发生错误的坐标范围 图3 48设计规则检查结果 选择执行Tools DRC命令 打开DesignRuleCheck对话框 单击其中Setup按钮会出现SetupDesignRule对话框 或单击图标 再从其中的Ruleslist列表框选择4 6NotExisting选项 可知观察该设计规则的规定 如图3 49所示 图3 49设计规则 4 6的规则说明NotSelectedActive层不能存在 NotSelectedActive层的定义可以选择Setup Layers命令观察其定义 如图3 50所示 4 6规则是指Active图层必须要与PSelect图层或NSelect重叠 而不能单独存在 否则设计规则检查会出错 图3 50NotSelectedActive层的定义 12 绘制PSelect图层 在PMOS中有源区是P型杂质 PSelect层是要定义P型杂质的范围 在工艺中要设计光刻掩膜板以限定P型杂质的区域 但要注意PSelect区域要包住Active区 否则设计规则检查会有错误 在MSOIS ORBIT2 0U设计规则中 规则4 2b 2 5规定了有源区的边界与PSelect的边界至少要有2个Lambda的距离 这是包围 Surround 规则 如图3 51所示 图3 51PSelect设计规则 选取Layers面板中下拉列表中的PSelect选项 在NWell中绘制横向18格 纵向9格的PSelect区 如图3 52所示 图中标出了4 2b中环绕规则所规定的区域 图3 52绘制PSelect结果 有源区 Active 与P选区 PSelect 的交叠处称为pdiff区 pdiff与NWell也要服从环绕规则 设计规则2 3aSource DrainActivetoWellEdge规定在NWell范围内 pdiff的边界与NWell的边界至少要有5个Lambda的距离 如图3 53所示 pdiff层的定义可以通过执行Setup Layers命令来观察 如图3 54所示 图3 55中用标尺工具标出了规则2 3a中的环绕规则所规定的区域 图3 53设计规则 图3 56Poly层设计规则 13 绘制Ploy图层 多晶硅就是PMOS管的栅极 需设计光刻掩膜版限制多晶硅的区域 在MOSIS ORBIT2 0U的设计规则中 规则3 1规定了Ploy的最小宽度为2个Lambda 如图3 56所示 在Layers面板的下拉列表选取Ploy项 在NWell的有源区中间绘制长为2个栅格 宽为7个栅格的矩形 结果如图3 57所示 图3 57Poly图层绘制结果 14 设计规则检查 执行Tools DRC命令进行设计规则检查 如图3 58所示 发现有2个错误 错误提示系统显示违背了设计规则3 3 并标出发生错误的坐标范围 如图3 59所示 图3 58设计规则检查 图3 59设计规则检查结果 查看设计规则3 3 打开SetupDesignRules对话框 如图3 60所示 从3 3延伸 Extension 规则可以看出 Ploy必须延伸出Active区域最小2个Lambda的距离 在图3 57中所绘制的Ploy延伸出Active只有1个Lambda 需将Ploy在延伸1个格点 图3 60设计规则检查结果 15 修改对象 执行Edit EditObject s 命令或点击图标 打开对象编辑对话框 在Showboxcoordinates的下拉列表中选择Corners选项 如图3 61所示 对话框中 X1和Y1代表左下角的X Y坐标值 X2和Y2代表右上角的X Y坐标值 将Y1改为3 000 将Y2改为12 000 图3 62设计规则检查结果单击确定 即可将Ploy上下各延伸1个Lambda 也可用Alt键加鼠标左键拖曳的方法来修改对象大小 或者按住鼠标中键拖动的方法来修改对象大小 修改后在进行设计规则检查即无错误 如图3 62所示 图3 62设计规则检查结果 16 截面观察 执行Tools Cross Section命令 或单击按钮 打开GenerateCross Section 图3 63截面观察 对话框 单击Pick按钮在编辑画面中选择要观察的位置 然后单击OK按钮 结果如图3 63所示 在实际工艺中 先制作Ploy栅极 再扩散源区和漏区 因此在绘制版图时 可根据实际情况自行决定绘图顺序 不需要依照工艺的顺序来绘制 17 绘制ActiveContact图层 PMOS的源漏区接上电极 才能在其上施加偏压 各器件之间的信号传递 也要靠金属线连接 在最低层的金属线是以Matal1图层表示 在制作金属层之前 先淀积一层SiO2绝缘层 然后在绝缘层上刻出接触孔 此接触孔是为了使金属与源漏扩散区接触 Metal1与扩散区之间的接触孔以ActiveContact图层表示 打开SetupDesignRules对话框 如图3 64所示 规则6 1A就规定了对ActiveContact图层的要求 这是标准宽度 ExactWidth 规则 宽度限定在2个Lambda的大小 在Layers面板的下拉列表中选择ActiveContact选项 在Active层中画出横向2格 纵向2格的方形 左右两个扩散区各画一个ActiveContact 如图3 65所示 注意 此步不作DRC 图3 64ActiveContact设计规则 图3 65绘制ActiveContact 图3 66ActiveContact环绕规则 另外 ActiveContact图层与Active图层之间必须遵循环绕规则 如图3 66所示 从规则6 2A可以看出 ActiveContact图层边界与fieldactive图层边界必须至少有1 5个Lambda 在图31中 ActiveContact与fieldactive之间的环绕距离分别为1 5个Lambda 上下 与2个Lambda 左右 都满足该设计规则 截面观察 执行Tool Cross Section命令 选定截面观察位置 结果如图3 67所示 图3 67pmos截面图 18 绘制Metal1图层 用于与源漏区和多晶硅的接触 各器件之间的连接线等 需遵循最小宽度 MinimumWidth 规则 从SetupDesignRules对话框可以看出 规则7 1规定了Metal1的最小宽度为3个Lambda如图3 68所示 另外还需遵循图3 68中规则7 4的环绕规则 即ActiveContact图层与Metal1图层边界至少有1个Lambda的距离 图3 68Metal1设计规则 在Layers面板的下拉列表中选取Metal1选项 在ActiveContact周围绘制横向4格 纵向4格的方形 左右两个扩散区各画一个 如图3 69所示 截面图如图3 70所示 图3 69设计规则检查结果 图3 70截面观察 19 保存 将Cell0的名称重新命名 执行Cell Reame命令 打开RenameCellCell0对话框 将cell名称改成pmos 这样就建立了一个pmos组件 图3 71图层的隐藏图3 72只显示Active 20 图层的显示 若只要显示某一个图层 可在Layers面板的下拉列表选中该层 再将鼠标移至选中图层的图标上单击鼠标右键 在弹出的菜单命令中点击HideAll即可 要让图层重新显示则选择ShowAll命令 21 新建NMOS单元 选择Cell New命令 打开CreateNewCell对话框 在其中的Newcellname栏中输入nmos 单击OK按钮 图3 73NMOS版图 22 绘制NMOS单元 根据绘制PMOS单元的过程 依次绘制Active图层 NSelect图层 Ploy图层 ActiveContact图层与Metal1图层 完成后的NMOS单元如图3 73所示 其中 Active宽度为14个栅格 高为5个栅格 Ploy宽为2个栅格 高为9个栅格 NSelect宽为18个栅格 高为9个栅格 两个ActiveContact的宽和高皆为2个栅格 两个Metal1的宽和高皆为4个栅格 其截面图如图3 74所示 图3 73NMOS版图 图3 74NMOS截面 23 设计导览 执行View DesignNavigator 命令 打开DesignNavigator对话框 可以看到ex1文件有nmos与pmos两个单元 如图3 75所示 图3 75设计导览 3 12反相器的画法 1 启动L Edit程序 将文件另存为EX2 将文件lights tdb应用在当前的文件中 设定坐标和栅格 2 复制单元 执行Cell Copy命令 打开SelectCelltoCopy对话框 将Ex1 tdb中的nmos单元和pmos单元复制到Ex2 tdb文件中 图3 76引用nmos和pmos单元 3 引用nmos和pmos单元 执行Cell Instance命令 打开SelectCelltoInstance对话框 选择nmos单元单击OK按钮 可以在编辑画面出现一个nmos单元 再选择pmos单元单击OK 在编辑画面多出一个与nmos重叠的pmos单元 可以用Alt键加鼠标拖曳的方法分开pmos和nmos 如图3 76所示 图3 76引用nmos和pmos单元 4 设计规则检查 执行Tools DRC命令 打开DesignRuleCheck对话框 单击Run 发现2个错误 如图3 77所示 查看错误记录文件Cell0 drc 可以知道2个错误都违反了设计规则2 3b 再打开DesignRuleCheck对话框 如图3 78所示 设计规则2 3b说明ndiff层与NWell的最小距离为5个Lambda 图2中ndiff层与NWell的距离为4 5个Lambda 将nmos与pmos的距离再拉开一点 如图3 79所示 图3 77设计规则检查 图3 78设计规则 图3 79调整后的pmos和nmos 5 新增PMOS衬底接触点单元 由于pmos的衬底要接电源 所以需在NWell上建立一个欧姆接触点 其方法为在NWell上制作一个N型扩散区 再利用ActiveContact将金属线接至此N型扩散区 而N型扩散区必须在NWell图层绘制出Active图层和NSelect图层 再加上ActiveContact图层与Metal1图层 使金属线与扩散区接触 执行Cell New命令 打开CreateNewCell对话框 在Newcellname栏内输入 Basecontactp 然后单击OK按钮 绘制PMOS衬底接触点单元 其中NWell宽为15栅格 高为15栅格 Active宽为5个栅格 高为5栅格 NSelect宽为9个栅格 高为9个栅格 ActiveContact宽为2个栅格 高为2个栅格 Metal1宽为4个栅格 高为4个栅格 图3 80接触点截面 图3 81NMOS接触点截面 6 新增NMOS衬底接触点单元 执行Cell New命令 打开CreateNewCell对话框 在Newcellname栏内输入 Basecontactn 然后单击OK按钮 绘制NMOS衬底接触点单元 Active宽为5个栅格 高为5栅格 PSelect宽为9个栅格 高为9个栅格 ActiveContact宽为2个栅格 高为2个栅格 Metal1宽为4个栅格 高为4个栅格 利用截面观察命令观察其截面 如图3 81所示 图3 81NMOS接触点截面 7 引用Basecontactp和Basecontactn单元 执行Cell Instance命令 打开SelectCelltoInstance对话框 分别选择Basecontactp和Basecontactn单元 将其复制到Ex2中 并进行电气检查 如图3 82所示 图3 82设计规则检查 8 栅极Ploy连接 由于反相器的pmos和nmos的栅极是相连的 故可在Ploy层将pmos和nmos的Ploy相连 绘制出Ploy宽为2个栅格 高为6个栅格 如图3 83所示 经电气检查 没有错误 图3 83连接栅极 9 连接pmos和nmos的漏极 由于反相器pmos和nmos的漏极是相连的 可利用Metal1将nmos与pmos的右边扩散区有接触点处相连接 绘制出Metal1宽为4个栅格 高为11个栅格 进行电气检查 没有错误 如图3 84所示 图3 84连接漏极 10 绘制电源线 由于反相器电路需要有Vdd电源与GND 电源绘制在Metal1上 在pmos的上方和nmos的下方各绘制一个宽为39个栅格 高为5个的电源线 绘制后进行电气检查 共有6个错误 如图3 85所示 查看错误记录文件 可知电源线的绘制违背了设计规则7 2 再执行Tools DRC命令 打开SetupDesignRule对话框 可知规则7 2为最小间距 MinimumSpacing 规则 即要求Metal1层与Metal1层的最小间距为3个Lambda 而图10中的间距为2 5个Lambda 因此需将间距修改为3Lambda 如图3 86所示 图3 85绘制电源线 图3 86调整后的电源线 11 标出Vdd和GND节点 单击插入节点图标 再到绘图窗口中用鼠标左键拖曳出一个与上方电源线重叠的宽为39栅格 高为5个栅格的方格后 将自动出现EditObject s 对话框 在 On 框的下拉列表中选择Metal1 如图3 87所示 在Portname栏内键入Vdd 在TextAlignment选项中选择文字相对于框的位置的右边 然后单击 确定 按钮 用同样的方式标出GND 如图3 88所示 图3 87编辑Vdd节点 12 电源与接触点的连接 将pmos的左边接触点与Basecontactp的接触点利用Metal1层与Vdd电源相连 而将nmos的左边接触点与Basecontactn的接触点利用Metal1层与GND相连 如图3 89所示 13 加入输入端口 由于反相器有一个输入端口 且输入信号从栅极 Ploy 输入 根据MOSIS Orbit2USCNAMEMS设计规范 输入输出信号由Metal2输入 故一个反相器输入端口需要绘制Metal2图层 Via图层 Metal1图层 PloyContact图层与Ploy图层 才能将信号从Metal2层传至Ploy层 可先在绘图窗口的空白处绘制 再移至适当的位置 绘制PloyContact图层 需遵循标准宽度规则 规则8 1规定了宽度为2个Lambda 选取PloyContact图层 绘制横向为2格 纵向为2格的方形 如图3 90所示 绘制Ploy图层 Ploy图层与PloyContact图层间需要遵守环绕规则 规则5 2A 5 6B规定了PloyContact边缘与FieldPloy边缘至少要有1 5个Lambda的距离 选取Ploy图层 绘制横向为5格 纵向为5格的方形 将PloyContact包住 如图3 90所示 绘制Metal1图层 PloyContact是用来连接Ploy层与Metal1的接触孔 因此绘制Metal1应与PloyContact重叠 Metal1与PloyContact层间需遵守环绕规则 规则7 3规定了PloyContact边缘与Metal1边缘至少有1个Lambda的距离 选取Metal1图层 绘制横向为10格 纵向为4格的方形 如图3 91所示 绘制Via图层 Via图层是用来连接Metal1图层与Metal2图层的接触孔 绘制Via图层需遵守标准宽度规则 与Ploy之间的最小间距规则及与Metal1图层的环绕规则 其具体的规定见表3 9 选取Via图层 绘制横向和纵向各为2格的方形 如图3 92所Metal2示 绘制Metal2图层 Metal2层要与Via和Metal1重叠 绘制Metal2图层要遵守最小宽度规则及与Via的环绕规则 其具体规定如表3 10所示 选取Metal2图层 绘制横向和纵向各为4格的方形 如图3 93所示 注意 此Metal2图层与Via和Metal1图层重叠 局部设计规则检查 将绘制结果利用局部设计规则检查按钮进行局部设计规则检查 单击图标 利用鼠标左键拖曳出要检查的地方 会弹出DesignRuleCheck对话框 单击OK按钮 如图3 94所示 图3 95组合成单元图3 96组合结果 组合成单元 先用选择按钮选取要组合的图形 再执行Draw Group命令 弹出Group对话框 在GroupCellName栏内键入名称 然后单击OK按钮 如图3 95所示 经组合后 在Ex2中多一个Cell 如图3 96所示 将组合后的输入端口单元portA移至反相器栅极位置作为输入端口 结果如图3 97所示 注意 在放置时Metal1与Metal1之间的距离要有3个栅格以上 并要以设计规则检查无误才可 放置节点名 单击图标 再选取Metal2图层 用鼠标左键拖曳出一个与portA单元的Metal2图层重叠的宽为4格 高为4格的区域后 弹出EditObject s 对话框 在Portname栏内键入A 在TextAlignment选项中选择文字在框的左边 再单击 确定 按钮 如图3 98所示 截面观察 执行Tools Cross Section命令或单击图标 显示的截面图如图3 99所示 图3 99输入端口的截面 14 加入输出端口 反相器的输出信号是从漏极输出 由于采用MOSIS Orbit2USCNAMEMS设计规范 输出信号由Metal2输出 可在连接pmos和nmos漏极的Metal1上绘制Via层与Metal2层 实现信号的输出 绘制Via层 这里的Via层用于连接Metal1和Metal2图层的接触孔 绘制Via图层要遵守8 1 8 5b 8 5c和8 5d规则 有关规定见表3 11 选取Via图层 在Metal1上绘制横向和纵向均为2格的方形 并用设计规则进行检查 结果如图3 100所示 绘制Metal2图层 绘制的Metal2图层要与Via和Metal1重叠 绘制时要遵守表3 10的设计规则 选择Metal2图层 在上一步绘制的Via图层周围画出横向和纵向均为4格的方形 如图3 101所示 注意 此时Metal2与Via和Metal1图层重合 端口取名 选取Metal2图层 单击图标 用鼠标左键拖曳出一个与刚绘制的Metal2图层重叠的宽为4格 高为4格的区域后 弹出EditObject s 对话框 在Portname栏内键入OUT 在TextAlignment选项中选择文字在框的右边 再单击 确定 如图3 102所示 图3 102加入输出端口名 15 更改单元名称 将反相器的版图更改Cell名称 执行Cell RenameCell命令 打开RenameCellCell0对话框 将cell名修改为inv 如图3 103所示 图3 103更改单元名称 16 提取T Spice文件 将反相器的版图转换为T Spice文件 执行Tools Extract命令或单击图标 打开Extract对话框 在Extractdefinitionfile栏内选择X Tanner Ledit100 Samples SPR example1 lights ext文件 如图3 104所示 选择Output标签页 在 Comments 栏中 选择Writenodesname选项 在 Writenodesanddevicesas 栏内选中Names项 即设定输出节点以名字出现 并在SPICEincludestatement栏内输入 includeX Tanner Tspice81 models m12 125 md 如图3 105所示 然后单击Run按钮 即可提取inv spc文件 执行命令 打开inv spc文件 如图3 106所示 图3 104提取Spice文件 图3 105提取Spice文件设定 图3 106提取的Spice文件 若要提取M1 M2的源和漏极的面积和周长 需打开 Tanner Ledit83 Samples SPR example1 lights ext文件 将NMOS的元件语句中的源和漏极修改为 Drain ndiff WIDTH AREA PERIMETERSource ndiff WIDTH AREA PERIMETERPMOS元件语句作同样的修改 再进行提取即可 4T Spice与W Edit T Spice和W Edit是TannerResearch公司提供的仿真工具和波形显示工具 T Spice具有良好的窗口界面 可以对输入的SPICE网表文件 sp或 Spc 进行各种仿真 包括前仿真和后仿真 并在W Edit中显示仿真波形 在本章中 将只介绍T Spice的使用方法及一些特有的命令 而Spice语法可参考其他相关的书籍 除此之外 还介绍W Edit波形编辑器的使用方法与功能 4 1T Spice介绍 SPICE SimulationProgramIntegratedCircuitEmphasis 是一种用于描述电路的语言 最早是由美国柏克莱发展的 现在Tanner的T Spice支持Spice2G6的格式 一个可用于仿真完整的SPICE文件至少需要标题 设定第一行为标题 电路描述 包含电源 输入信号等 分析的命令与分析的节点等 但是一般经过版图提取 spc文件 或是电路图输出 sp文件 的SPICE网表文件并不会包含电源 输入信号 分析命令 分析节点等信息 而只有基本的电路描述而己 这样的SPICE文件是无法直接进行仿真的 必须加入适当的电源 输入信号 分析命令等描述 才能进行仿真 最基本的方法是直接打开Spice文件 然后依需要键入所要的电源 输入信号 分析命令等描述 就可以进行仿真 T Spice工具提供了文本编辑的功能 用法与Windows中的记事本一样 图4 1为已设置了参数的反相器SPICE文件 图4 1反相器的SPICE文件 在编辑完成后进行保存 然后执行仿真 执行Simulation RunSimulation子命令或单击工具按钮 就可以开始进行Spice仿真 在仿真的过程中 可以选择停止仿真 暂停仿真等 当启动动仿真后 弹出如图4 2所示的运行对话框 要求再一次确认要进行仿真的Spice文件 并给定输出的文件名与需要的参数设定 选择要不要在仿真的过程中显示要观察的信号波形 这样的设定可以实时知道仿真的结果 要暂停仿真或是停止仿真 如果设定无误之后就单击StartSimulation按钮开始进行仿真 图4 2运行对话框 4 2T Spice仿真的参数设置T Spice仿真的分析参数可通过SPICE命令以文本的方式输入 也可通过交互的方式进行设置 这里介绍通过交互的方式对参数进行设置 图4 3T Spice命令工具对话框在T Spice窗口中 打开或新建一个SPICE文件 执行Edit InsertCommand子命令或单击工具按钮 弹出命令工具对话框 如图4 3所示 图4 3T Spice命令工具对话框 使用的顺序是 选择所要的SPICE命令或描述 依表格填入适当数值或文字 然后单击InsertCommand按钮就可以将完成的命令或描述插入到编辑文件中光标位置之后 如果在设定过程中要更改命令或描述 只要点击其他命令或描述即可 1 引入文件在仿真进行时会需要引入各种文件 如SPICE参数文件与电路文件 例如 给定电路所需要的模型文件 在图4 3的对话框中左侧栏中点击Files前面的 号 在点击IncludeFile或点击Include 按钮 在IncludeFile栏中输入模型文件的路径和名称 或通过Browse按钮来选择 图4 4引入文件选定之后按InsertCommand 便会将命令插入到文件中光标所处的位置 如图4 4所示 图4 4引入文件 2 设置信号源图4 5信号源设定信号源的设定除了分成电压与电流源两大类之外 还可以分成位型 Bit 总线型 Bus 常数型 Constant 电流控制型 Current Controlled 指数型 Exponential 频率调变型 FM 分段线性型 Piecewise Linear 脉冲型 Pulse 与弦波形 Sinusoidal 和电压控制型 Voltage Controlled 在图4 3的对话框中左侧栏中点击Currentsource或Voltagesource项前面的 号 弹出图4 5所示的对话框 选择所需要的信号源类型 就可以进入该信号源的设置对话框 图4 5信号源设定 1 位型信号源 假设现在需要一个数字信号A的输入 先选择VoltageSource Bit 然后按对话框中给定节点名称A 信号名称VA 位数据0101 脉冲宽度20NS 上升及下降时间都是1NS 逻辑1与逻辑0的时间各占10NS等数据 其余空白不填的就用设定值或是括号里面的值 其实在这个对话框中脉冲的宽度并不会影响最后信号的波形 所以可以不填 填法如图4 6所示 图4 6Bit型信号源设置 单击InsertCommand按钮后 在窗口中的SPICE文件中就插入了对位型信号源的描述 VAAGNDBIT 0101 pw 20nlt 10nht 10nrt lnft ln 图4 7为该信号源的波形 从图中的波形可以看出来所表达的值为0101 前面40ns 每个逻辑值所占的时间为10ns 其中包含了lns的上升时间或是下降时间 因为设定时间为0时的电压值为0 所以第一个逻辑0 电压为0V 持续了10ns 其余的高电平与低电平各只维持了9ns 也就是逻辑0与1的时间扣掉上升与下降时间 而pw 20ns的设定是没有作用的 图4 7节点A的波形 2 总线型信号源 设定时先选择Setting BusDefinitions 定义由哪些节点 信号 构成一个总线 再选择Voltage current Source Bus进入总线信号源设置对话框 总线型与位型的设置相似 所不同的是数值上的定义不太一样 位型定义的波形数值只能为1或是0的二进制数值 而总线型的可以是二进制的 八进制的 字尾为o 十进制的 字尾为d 或是十六进制的 字尾为h 3 常数型信号源 选择Voltage Current Source Constant 可以设置直流与交流信号源 4 指数型信号源 提供一个指数型上升与下降的波形 所需给定的参数包括 最大值 起始值 上升起始时间 下降起始时间 上升的时间常数与下降的时间常数 举例来说 图4 8中所 要表达的波形是一个起始值为0 最大值为5V的一个指数型信号 该信号在延迟5ns之后开始以5ns的时间常数上升直到时间为35ns 接下来便是以10ns的时间常数下降直到最后 图4 8指数型信号源的设置 图4 8指数型信号源的设置按图4 8的设置输入 在SPICE文件中的描述如下 VAAGNDEXP 055n5n35n10n 图4 9中的波形就是按图4 8输入所得到的信号 图4 9指数型信号波形 5 调频型信号源 提供一个具有调频信号的波形 设定时要给定信号的偏移量 信号的峰值 载波频率 信号频率与调频因子 在图4 10例中 设定信号的偏移量为2 5V 信号的峰值为2 5V 所以整个信号的范围在0V到5V之间 载波的频率定为100kHz 信号的频率定为5kHz 所以仿真时的时间至少要100us以上才可以看到一个完整的调变信号 另外 还有调因子设为5 这样的设定在SPICE文件中的描述为 VAAGNDSFFM 2 52 5100k55k 按图4 10设定 仿真后的波形如图4 11所示 图4 10调频信号源的设置 图4 11调频信号波形 6 分段线性型 是以一连串的时间与信号大小来描述这个信号 因此定义时只要依次给定某个时间对应的信号大小即可 是一种相当容易的信号给法 但是也相当的繁琐 适合定义非周期性的信号 7 脉冲型 适合用来定义周期性的信号 定义时需要给定信号的周期 上升 下降 时间 脉冲的宽度 以及信号的延迟时间 8 调幅正弦信号 用以定义正弦波信号 需要给定信号偏移量 峰值 频率 信号延迟时间 阻尼 与相位 9 电压 电流 控制型 用以定义电压 电流 控制的电源 需要给定控制的电压 电流 源 与 其对应关系 3 分析类型的设置图4 12分析类型设置对话框T Spice提供的仿真功能包括 小信号分析 AC 直流工作点分析 DCOperatingPoint 直流扫描分析 DCTransferSweep 傅立叶分析 Fourier 噪声分析 Noise 瞬态分析 Transient 传输特性分析 TransferFunction 参数扫描分析 ParametricSweep 如图4 12所示 图4 12分析类型设置对话框 1 参数扫描分析 包括直流特性扫描与参数扫描分析两种 选择之后会出现扫描设置对话框 若设有任何扫描设定 则出现如图4 13的对话框 图4 13参数扫描设置对话框 此时只要单击Sweep1按钮 即可进入扫描参数设置对话框 如图4 14所示 图中选择线性扫描 并以Cload作为扫描参数 扫描的起始点为0 1p 终点为1p 每次的扫描间隔为0 1p 设定完成之后 单击Accept按钮即可 再进行第二个参数的设定 图4 14参数扫描设置 2 瞬态分析图4 15瞬态分析设置对话框选择Analysis Transient 会出现图4 15的对话框 首先设置仿真的模式 在T Spice中有三种模式可供选择 第一种是标准模式 将以DC工作点为仿真的开始 通常电路有稳定的DC工作点时 可采用这种方式 若DC工作点不稳定 例如振荡器OSC的电路 因为无法找到稳定的电压工作点 所以这种方式不适用 第二种仿真方式是Powerup方式 T Spice将以0电压为仿真的起点 然后慢慢将电压上升到设定的电压 第三种方式是Previewmode方式 就是要先预视输入的波形是否符合自己所要的 然后在Maximumtime栏内设置仿真的最大时间间隔 在Simulation 图4 15瞬态分析设置对话框 栏内设置仿真的时间 在Outputstart栏内设置输出的开始时间 设定为0 若需要 则在Sweep栏设置扫描参数 3 小信号分析图4 16AC分析设置对话框小信号分析时要选择频率是十倍频 八倍频 或是线性间隔 也可以按照列表的数据 然后设定每个间隔频率取样的点数有多少个 最后是分析的频率范围 以图4 16例中的设置来说 每十倍频率间的取样点数有10个信号值 分析的频率从l00Hz到l00MegHz 图4 16AC分析设置对话框 4 傅立叶分析图4 17傅立叶分析设置对话框傅立叶分析是在瞬态分析得到的数据基础上进行分析 因此 若没有瞬态分析的数据 傅立叶 图4 17傅立叶分析设置对话框 分析就无法进行 博立叶分析会根据一个基频频率与给定的基频倍数进行傅立叶分量的计算 除了直流分量会被计算出来之外 还会计算谐波失真总和 TotalHarmonicDistortion 如图4 17所示 理想的电路是不会受任何电压或是电流型式的小信号影响 T Spice可以配合交流分析进行噪声的仿真计算 所得到的结果是因频率变化影响的输出信号 如图4 18所示 图4 18噪声分析设置对话框 6 直流传输特性分析根据输入信号与输出信号计算直流小信号传输特性曲线 与输入阻抗与输出阻抗的结果 使用传输特性分析仿真时 T Spice会自动计算并输出直流工作点 传输特性的分析依输入与输出的信 图4 19直流传输特性分析设置对话框 号型态可以是电压增益 V V 电流增益 I I 电导转换 I V 与电阻转换 V I 如图4 19所示 如图例中所要进行的分析是电压增益的转换函数分析 给定的输入是一个电压信号V A 输出也是一个电压信号V Z 4 初始值设定在进行电路分析时 起始值会影响后面的分析结果 分析时起始值的设定可以是由设计人员自行给定 也可以由仿真的工具软件计算得到 由仿真软件计算起始值时可以给定一个近似的 猜测的 起始值 再交由仿真软件计算收敛的起始值 适当地给定起始猜测值可以减轻工具的负担 并且加快仿真速度 设置某些节点的电压值以供直流工作点的计算 使用 ic加上节点名称与电压值进行设置 如图4 20所示 图4 20初始值设置对话框 设定时 Initialization InitialConiditons 可以分成节点电压或是电感电流的设定 然后依需求填入节点名称 与起始值 最后按下Add按键即可 所设定的节点起始电压会列在同一个窗口中 使用者可以对窗口中的设定进行删除 也可以全数删除 2 猜测起始值提供直流工作点计算时的起始猜测电压 使用 nodeset加上节点名称与电压值进行设定 如图4 21所示 激活Initialization DCGuess后 出现的窗口只有节点名称可以输入 待输入第一个节点之后 节点的猜测电压字段才可以输入 等到这个电压字段输入之后 下一个节点字段才允许输入 如此类推 可以设定你所要的节点猜测电压值 5 设置T Spice提供的设置包括总线定义 BusDefinition 全局节点 GlobalNodes 参数 Parameters 图4 21猜测初始值设置仿真任选项 SimulationOptions 温度 Temperature 剪切 Partition 等 如图4 22所示 下面将就图4 22Setting对话框各项设置的使用与说明一一解释 图4 21猜测初始值设置 图4 22Setting对话框 1 总线定义电路中的多数个输入或是输出信号有相类似的性质 这些信号可以集合起来 以方便仿真的进行 这时可以利用总线的定义将这些信号集合成一个总线 例如 要定义信号D7 D6 D2 D1 D0 成为一个总线data 如图4 23所示 得到的语法如下 vectordata D7D6D5D4D3D2D1D0 图4 23总线设置对话框 2 全局节点某些节点 如 VDD与GND 存在每个电路当中 如果没有定义这些节点为全局的节点 那就必须说明这些节点的连接关系 否则就会造成这些节点没有连接的情况 如果做了全局节点的定义 这些节点不用额外加上连接的叙述 它们在SPICE的解译器中就会认为是连接在一起的 3 参数图4 24参数设置对话框参数的设定分成三种 分别是一般