1、集成電路設計上機實驗報告班級： 1302018 姓名：學號： 黃瑾男 2016年 4月 25 日目錄第一部分 簡單數字電路設計 （1）D觸發器設計（2）全加器設計（3）加/減法計數器設計第二部分 簡單模擬放大電路設計（要求：用Sedit畫圖、Ledit/SPR自動布局布線、Tspice功能仿真。）第三部分 手工繪制CMOS結構Nand2或Nor2或Inv版圖第四部分 模擬電路設計、仿真及版圖繪制 （要求：對一個模擬電路如差分對完成Sedit畫圖、Tspice功能仿真、Ledit手工畫出版圖。）第一部分 簡單數字電路設計D觸發器設計詳細設計過程 ：D觸發器（data f

2、lip-flop或delay flip-flop）由6個與非門組成，其中G1和G2構成基本RS觸發器。電平觸發的主從觸發器工作時，必須在正跳沿前加入輸入信號。如果在CP高電平期間輸入端出現干擾信號，那么就有可能使觸發器的狀態出錯。而邊沿觸發器允許在CP觸發沿來到前一瞬間加入輸入信號。這樣，輸入端受干擾的時間大大縮短，受干擾的可能性就降低了。邊沿D觸發器也稱為維持-阻塞邊沿D觸發器。工作過程如下：1）CP=0時，與非門G3和G4封鎖，其輸出Q3=Q4=1，觸發器的狀態不變。同時，由于Q3至Q5和Q4至Q6的反饋信號將這兩個門打開，因此可接收輸入信號D，Q5=D，Q6=Q5非=D非。2）當CP由0

3、變1時觸發器翻轉。這時G3和G4打開，它們的輸入Q3和Q4的狀態由G5和G6的輸出狀態決定。Q3=Q5非=D非，Q4=Q6非=D。由基本RS觸發器的邏輯功能可知，Q=Q3非=D。3）觸發器翻轉后，在CP=1時輸入信號被封鎖。這是因為G3和G4打開后，它們的輸出Q3和Q4的狀態是互補的，即必定有一個是0，若Q3為0，則經G3輸出至G5輸入的反饋線將G5封鎖，即封鎖了D通往基本RS觸發器的路徑；該反饋線起到了使觸發器維持在1狀態和阻止觸發器變為0狀態的作用，故該反饋線稱為置1維持線，置0阻塞線。Q4為0時，將G3和G6封鎖，D端通往基本RS觸發器的路徑也被封鎖。Q4輸出端至G6反饋線起到使觸發器維

4、持在0狀態的作用，稱作置0維持線；Q4輸出至G3輸入的反饋線起到阻止觸發器置1的作用，稱為置1阻塞線。因此，該觸發器常稱為維持-阻塞觸發器。總之，該觸發器是在CP正跳沿前接受輸入信號，正跳沿時觸發翻轉，正跳沿后輸入即被封鎖，三步都是在正跳沿后完成，所以有邊沿觸發器之稱。與主從觸發器相比，同工藝的邊沿觸發器有更強的抗干擾能力和更高的工作速度。 /span。由基本RS觸發器的邏輯功能可知，Q=Q3非=D。特征：1）功能表DCLKQQN0時鐘上升沿011時鐘上升沿100last Qlast QN1last Qlast QN12）方程3）時序圖波形圖(CP,D,Q)Tanner電路：波形：版圖：結果分

5、析 Tanner電路圖是按照標準d觸發器原理圖繪制的，輸出Q的波形應該是D波形向后平移一個單位。從波形上看符合此原理。版圖是利用spr功能自動生成的，如上。全加器設計詳細設計過程一位全加器(FA)的邏輯表達式為：SABCinCoABBCinACin其中A,B為要相加的數，Cin為進位輸入；S為和，Co是進位輸出；如果要實現多位加法可以進行級聯，就是串起來使用；比如32位+32位，就需要32個全加器；這種級聯就是串行結構速度慢，如果要并行快速相加可以用超前進位加法，超前進位加法前查閱相關資料；如果將全加器的輸入置換成A和B的組合函數Xi和Y（S0S3控制）,然后再將X,Y和進位數通過全加器進行全

6、加，就是ALU的邏輯結構結構。即 Xf（A，B)Yf（A，B）不同的控制參數可以得到不同的組合函數,因而能夠實現多種算術運算和邏輯運算。表2-1一位全加器的真值表ADD100110011ADD201010101CARRY_OUT00001111SUM反相器|UTP|，所以V2導通，且導通內阻很低，所以UO=UOHUDD， 即輸出為高電平.(2)當UI=UIH=UDD時，UGS1=UDDUTN，V1導通，而UGS2=0|UTP|，因此V2截止。此時UO=UOL0，即輸出為低電平。 可見，CMOS反相器實現了邏輯非的功能.CMOS反相器的主要特性?CMOS反相器的電壓傳輸特性如圖2.7-2所示。C

7、MOS 反相器的電流傳輸特性2.7-3圖 2.7-2 CMOS反相器的電壓傳輸特性在AB段由于V1截止，阻抗很高，所以流過V1和V2的漏電流幾乎為0。 在CD段V2截止，阻抗很高，所以流過V1和V2的漏電流也幾乎為0。只有在BC段，V1和V2均導通時才有電流iD流過V1和V2，并且在UI=1/2UDD附近，iD最大。版圖繪制如下：課程總結：這次上機我掌握了tanner的基本操作與分析方法,掌握各種虛擬儀器的使用方法。我們要適應未來社會的發展，多學點專業技術知識，就像今天學習的內容，掌握各種仿真分析法,掌握各種模擬和數字電路的特點，能做基本的設計電路,理解軟件在常用電力電子電路中的一般分析步驟。這都是我們這次實驗需要掌握的。我們還要明白“數字電子技術”是電子、通信、計算機、機電等類專業