反相器的设计与仿真

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反相器实训报告

一、实验目的1. 理解反相器的工作原理，掌握反相器的设计方法；2. 学习使用模拟电路设计软件，进行反相器电路的搭建与仿真；3. 提高动手实践能力，培养团队协作精神。

二、实验原理反相器是一种基本的逻辑门电路，其功能是将输入信号进行反转输出。

本实验采用CMOS反相器，由P型MOSFET和N型MOSFET组成。

当输入信号为高电平时，P型MOSFET导通，N型MOSFET截止，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，P 型MOSFET截止，N型MOSFET导通，输出信号为高电平。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：示波器、信号发生器、电源、面包板、导线等；2. 实验材料：CMOS集成电路芯片、电阻、电容等。

四、实验步骤1. 设计反相器电路：根据实验要求，设计一个简单的CMOS反相器电路，并绘制电路原理图。

2. 电路搭建：按照电路原理图，在面包板上搭建反相器电路，包括P型MOSFET、N型MOSFET、电阻、电容等元件。

3. 信号输入：使用信号发生器产生不同幅值的正弦波信号，作为反相器的输入信号。

4. 信号采集：使用示波器分别测量反相器的输入信号和输出信号，观察信号的变化。

5. 数据分析：分析反相器的输入输出特性，验证反相器的工作原理。

6. 仿真实验：使用模拟电路设计软件，对反相器电路进行仿真实验，观察仿真结果与实际实验结果是否一致。

五、实验结果与分析1. 实验结果通过实际搭建电路和仿真实验，观察到了以下现象：（1）当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，输出信号为高电平。

（2）实际实验和仿真实验结果基本一致，说明实验设计合理，电路搭建正确。

2. 数据分析（1）输入输出特性：反相器的输入输出特性如图1所示。

当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，输出信号为高电平。

（2）电路功耗：反相器的功耗主要来源于电阻和电容的功耗。

在本实验中，电路功耗较小，约为几毫瓦。

六、实验总结1. 通过本次实验，掌握了反相器的工作原理，学会了反相器的设计方法。

反相器实验报告1

《VLSI》第一次实验报告系别：电子工程系班级：微电子11002学号：11160600230 姓名：赵良一、实验内容：1.对反相器电路进行Hspice仿真2.自己设计一个反相器电路版图。

3.用calibre工具绘制版图二、实验完成步骤及结果：1、反相器电路结构（绘制电路图）2、反相器电路的瞬态仿真1）仿真结果波形图截图2）测量t PLH和t PHL值、计算t P3）当t PLH =t PHL时P管和N管的宽度和长度1）2）t PLH=2 t PHL=2.46 t P =2.233）当t PLH =t PHL时P管=0.5u N管=1.5u3、反相器电路的直流仿真1）仿真结果波形图截图2）读取V M值3）改变W P/W N的大小，分别为2，3，4，记录V M的值。

1）2）V M=3)为2时V M=为3时V M=为4时V M=4、Hspice 网表文件（最终版）INVTER.protect.lib './TD-LO18-SP-2003v4R/l018ll_io50_v1p3.lib' TT.unprotect.temp 25.subckt invter in out vdd vssM0 out in vss vss n18ll L=0.18u W=0.72uM1 out in vdd vdd p18ll L=0.18u W=0.18u.endsx1 in out vdd vss invterC1 out vss 0.5pfVDD vdd 0 dc 'vddvalue_vdd'.param vddvalue_vdd=1.8vVSS vss 0 dc 'vddvalue_vss'.param vddvalue_vss=0vvin1 in 0 PWL 10ns 0v, 11ns 1.8v, 30ns 1.8v, 31ns 0v, 50ns 0v.dc vin1 0,1.8,.1 .tran 1ns 60ns.PROBE v(out) v(in) .end5、反相器版图三、调试和运行程序过程中产生的问题及采取的措施：问题：t PLH 和t PHL 的值一直不相等措施：多次取值选择其中最接近的一项。

MOS集成电路--CMOS反相器电路仿真及版图设计

MOS管集成电路设计题目：CMOS反相器电路仿真及版图设计*名：***学号：***********专业：通信工程指导老师：***2014年6月1日摘要本文介绍了集成电路设计的相关思路、电路的实现、SPICE电路模拟软件和LASI7集成电路版图设计的相关用法。

主要讲述CMOS反相器的设计目的、设计的思路、以及设计的过程，用SPICE电路设计软件来实现对反相器的设计和仿真。

集成电路反相器的实现用到NMOS和PMOS各一个，用LASI7实现了其版图的设计。

关键字：集成电路CMOS反相器LT SPICE LASI7目录引言 ....................................................................................................................................... - 2 -一、概述 ............................................................................................................................... - 2 -1.1MOS集成电路简介.................................................................................................... - 2 -1.2MOS集成电路分类.................................................................................................... - 2 -1.3MOS集成电路的优点................................................................................................ - 3 -二、LTspice电路仿真 .......................................................................................................... - 3 -2.1SPICE简介 ................................................................................................................... - 3 -2.2CMOS反相器LT SPICE仿真过程 ..................................................................... - 3 -2.2.1实现方案 .............................................................................................................. - 3 -2.2.2 LTspice电路仿真结果 ...................................................................................... - 5 -三、LASI版图设计 ............................................................................................................... - 5 -3.1LASI软件简介........................................................................................................ - 5 -3.2版图设计原理......................................................................................................... - 6 -3.3LASI的版图设计.................................................................................................... - 6 -四、实验结果分析 ............................................................................................................... - 8 -五、结束语 ........................................................................................................................... - 8 -参考文献 ............................................................................................................................... - 8 -引言CMOS技术自身的巨大潜力是IC高速持续发展的基础。

集成电路课程设计--cmos反相器的电路设计及版图设计

目录摘要 (3)绪论 (5)1软件介绍及电路原理 (6)1.1软件介绍 (6)1.2电路原理 (6)2原理图绘制 (8)3电路仿真 (10)3.1瞬态仿真 (10)3.2直流仿真 (11)4版图设计及验证 (12)4.1绘制反相器版图的前期设置 (12)4.2绘制反相器版图 (13)4.3 DRC验证 (15)结束语 (17)参考文献 (18)摘要CMOS技术自身的巨大发展潜力是IC高速持续发展的基础。

集成电路制造水平发展到深亚微米工艺阶段，CMOS的低功耗、高速度和高集成度得到了充分的体现。

本文将简单的介绍基于ORCAD和L-EDIT的CMOS反相器的电路仿真和版图设计，通过CMOS反相器的电路设计及版图设计过程，我们将了解并熟悉集成电路CAD的一种基本方法和操作过程。

关键词：CMOS反相器ORCAD L-EDIT版图设计AbstractThe huge development potential of CMOS technology itself is the foundation of sustainable development of IC high speed. The manufacturing level of development of the integrated circuit to the deep sub micron technology, CMOS low power consumption, high speed and high integration have been fully reflected. In this paper, the circuit simulation and layout design of ORCAD and L-EDIT CMOS inverter based on simple introduction, through the circuit design and layout design process of CMOS inverter, we will understand and a basic method and operation process, familiar with IC CAD.Keywords: CMOS inverter layout ORCAD L-EDIT绪论20世纪是IC迅速发展的时代。

反相器设计实验

实验一反相器电路设计一、实验目的和内容掌握反相器电路的设计流程。

完成反相器电路的设计和仿真，完成版图的设计及其DRC、LVS和LPE，最后完成后仿真。

二、实验器材1.计算机2.Cadence版图设计工具Virtuoso软件3.Hspice模拟电路仿真软件三、实验说明1.熟悉版图设计工具Virtuoso软件的操作，使用Virtuoso绘制反相器版图(Layout)，利用Diva的DRC文件做设计规则检查，利用LVS文件做电路和版图的一致性检查。

2.熟悉Hspice软件的操作，使用Hspice验证反相器的电路特性。

四、SPICE仿真过程如何利用HSPICE对反相器电路进行仿真？以下是参考步骤：（1）利用windows自带的记事本编辑仿真程序，并把文件命名为inverter.sp。

（2）在记事本内编辑inverter.sp文件，程序说明如下：*Lab1Inverter.sp*********SPICE Library**************.include'hua05.sp'***************************************.global VDD GNDM1OUT IN VDD VDD PMOS W=20u L=0.6uM2OUT IN GND GND NMOS W=10u L=0.6uV1VDD GND5V2IN GND PULSE(050ns0.5ns0.5ns5ns10ns).OPTIONS POST.tran0.01ns100ns.end利用HSPICE对网表进行仿真，结果如下图所示：五、反相器Layout设计1.反相器的设计的设计经过以下几步：画n-well→PMOS和NMOS的active区→形成poly-si和栅氧化层→形成NMOS的源漏的掺杂→形成PMOS的源漏的掺杂→形成contact孔以及欧姆接触的重掺杂→形成金属层→金属层标注。

至此就完成了反相器Layout的设计。

反相器设计前仿与后仿流程

目录前端电路设计与仿真 (2)第一节双反相器的前端设计流程 (2)1、画双反相器的visio原理图 (2)2、编写.sp文件 (2)第二节后端电路设计 (4)一、开启linux系统 (4)2、然后桌面右键重新打开Terminal (6)双反相器的后端设计流程 (7)一、schematic电路图绘制 (7)二、版图设计 (21)画版图一些技巧： (30)三、后端验证和提取 (31)第三节后端仿真 (37)其它知识 (40)前端电路设计与仿真第一节双反相器的前端设计流程1、画双反相器的visio原理图inV DDM2M3out图1.1其中双反相器的输入为in 输出为out，fa为内部节点。

电源电压V DD=1.8V，MOS 管用的是TSMC的1.8V典型MOS管(在Hspice里面的名称为pch和nch，在Cadence里面的名称为pmos2v和nmos2v)。

2、编写.sp文件新建dualinv.txt文件然后将后缀名改为dualinv.sp文件具体实例.sp文件内容如下：.lib 'F:\Program Files\synopsys\rf018.l' TT 是TSMC用于仿真的模型文件位置和选择的具体工艺角*****这里选择TT工艺角***********划红线部分的数据请参考excel文件《尺寸对应6参数》，MOS管的W不同对应的6个尺寸是不同的，但是这六个尺寸不随着L的变化而变化。

划紫色线条处的端口名称和顺序一定要一致MOS场效应晶体管描述语句：(与后端提取pex输出的网表格式相同)MMX D G S B MNAME <L=val> <W= val > <AD= val > <AS= val > <PD= val > <PS= val > <NRD= val > <NRS= val >2.1、在wind owXP开始--程序这里打开Hspice程序2.2、弹出以下画面然后进行仿真1、打开.sp文件2、按下仿真按钮3形存放.sp文件的地址查看波形按钮按下后弹出以下对话框单击此处如果要查看内部节点的波形，双击Top 处单击这些节点即可查看波形请单击此处的Top 查看如果要查看测量语句的输出结果请查看 .MTO 文件(用记事本打开)至此前端仿真教程结束第二节后端电路设计前序(打开Cadence 软件)一、开启linux 系统双击桌面虚拟机的图标选择Power on this virtual machine 开启linux之后在桌面右键选择 Open Terminal输入 xhost local：命令按回车之后输入 su xue命令按回车，这样就进入了xue用户1、输入命令加载calibre软件的license，按回车，等到出现以下画面再关闭Terminal窗口2、然后桌面右键重新打开Terminal进入学用户，开启Cadence软件，如下图然后出现cadence软件的界面关闭这个help窗口，剩下下面这个窗口，这样cadence软件就开启了[如果在操作过程中关闭了cadence，只需要执行步骤2即可，步骤1加载calibre 的license只在linux重启或者刚开启的时候运行一次就可以了。

实验一、反相器设计

实验一反相器设计一、实验目的1.学习tanner-pro中的s-edit，t-sipice和w-edit软件，完成inv的原理图设计与分析2.熟悉L-edit的使用，掌握L-edit进行集成电路版图设计的方法；3.掌握N/P MOS晶体管的工艺步骤、“N阱设计规则”。

4.掌握反相器的调试和性能指标测试方法5.掌握对反相器进行LVS的步骤与方法二、预习要求1、根据性能和指标要求，设计并计算电路的有关参数。

2、掌握s-edit编辑环境，设计inv的原理图3、掌握t-sipice和w-edit仿真环境，完成反相器的仿真4、掌握L-edit编辑环境，设计inv的版图5、掌握t-sipice和w-edit仿真环境，完成版图反相器的仿真6、掌握lvs环境变量7、写出预习报告三、反相器的设计方法1、确定电路（选择PMOS管、NMOS管）。

2、选择VDD和GND。

3、加入工作电源进行分析4、确定工艺规则。

5、绘制INV版图。

6、加入工作电源进行分析7、LVS比较四、实验内容1、设计一个具有反相器功能的电路。

反相器inv由一对互补的nmos和pmos管构成，通过对输入信号翻转完成输出信号，翻转时间长短有你nmos和pmos 工艺和尺寸决定，直接反映反相器的速度。

2、对所设计的电路进行设计、调试3、对电路的性能指标进行测试仿真，并改变设计参数（如沟道比等），对结果进行比较分析。

画出上述晶体管对应的版图，并且要求画出的版图在电学上，物理几何上，以及功能一致性上正确，版图的设计参考样式如下：4、版图规则/一致性检查对所设计的版图进行DRC、ERC规则检查对所设计的版图进行LVS一致性检查5、后仿真与改进对于设计的版图是否能够达到优异的性能，需要通过提取版图上的寄生参数，对含有版图寄生参数的电路进行仿真才能知道，很多时候版图上错误的走线，布图方法会导致致命的错误。

对于CMOS反相器版图设计，需要进行以下仿真：给反相器一个阶越信号的输入，观察反相器的输出信号的变化。

CMOS反相器设计与仿真报告

CMOS 反相器设计与仿真报告CMOS 反相器相当于非门，是数字集成电路中最基本的单元电路。

搞清楚CMOS 反相器的特性，可为复杂数字电路的设计打下基础。

如图0所示电路为反相器，P 管衬底接Udd ，N 管衬底接地，栅极与各自的源极相接，消除了背栅效应，而且P 管和N 管轮流导通和截止，输出非0即Udd ，故CMOS 反相器又称为“无比电路”。

反相器的输入输出端口的关系如表一所示：表格 1 反相器输入输出端口反相器关系式：OUT=~IN 。

一、使用S-Edit 编辑CMOS 反相器原理图在此次实例设计中采用Tanner Pro 软件中的S-Edit 组件设计CMOS 反相器的原理图，进而掌握S-Edit 的基本功能和使用方法。

操作流程如下：进入S-Edit —>建立新文件—>环境设置—>引用模块—>建立反相器电路。

1）打开S-Edit 程序，并将新文件另存以合适的文件名存储在一定的文件夹下：在自己的计算机上一定的位置处打开S-Edit 程序。

在本例中在S-Edit 文件夹中新建立“反相器原理图”文件夹，并将新文件以文件名“Ex2”存与此文件夹中。

如图二所示。

图0：CMOS 反相器图 a 另存新文件为Ex22）环境设置：S-Edit 默认的工作环境是黑底白线，但可以按照用户的喜好自行设定。

即选择Setup->Colors 命令，打开Colors 对话框，可分别设置背景色、前景色、选取颜色、栅格颜色、原点颜色和可更换颜色等。

如图二所示。

图二环境设置3）编辑模块并浏览组件库：S-Edit 编辑方式是以模块为单位而不是以文件为单位，一个文件中可以包含多个模块，而每一个模块则表示一种基本组件或者一种电路。

每次打开一个新文件时便自动打开一个模块并命名为“Module0”；也可以重命名模块名。

方法是选择Module->Rename 命令，在弹出的对话框中的New Name 中输入符合实际电路的名称，如“inv_dc ” 即可,之后单击OK 按钮就可以。

MOS集成电路--CMOS反相器电路仿真及版图设计

MOS管集成电路设计题目：CMOS反相器电路仿真及版图设计**：***学号：***********专业：通信工程****：***2014年6月1日摘要本文介绍了集成电路设计的相关思路、电路的实现、SPICE电路模拟软件和LASI7集成电路版图设计的相关用法。

主要讲述CMOS反相器的设计目的、设计的思路、以及设计的过程，用SPICE电路设计软件来实现对反相器的设计和仿真。

集成电路反相器的实现用到NMOS和PMOS各一个，用LASI7实现了其版图的设计。

设计。

集成电路 CMOS反相器LT SPICE LASI7 关键字：集成电路目录引言 ....................................................................................................................................... - 2 -一、概述 ............................................................................................................................... - 2 -1.1MOS集成电路简介集成电路简介 .................................................................................................... - 2 -1.2MOS集成电路分类集成电路分类 .................................................................................................... - 2 -1.3MOS集成电路的优点集成电路的优点 ................................................................................................ - 3 -二、LTspice电路仿真 .......................................................................................................... - 3 -2.1SPICE简介 ................................................................................................................... - 3 -仿真过程 ..................................................................... - 3 -2.2CMOS反相器LT SPICE仿真过程2.2.1实现方案 .............................................................................................................. - 3 -2.2.2 LTspice电路仿真结果 ...................................................................................... - 5 -三、LASI版图设计 ............................................................................................................... - 5 -软件简介 ........................................................................................................ - 5 -3.1LASI软件简介版图设计原理 ......................................................................................................... - 6 -3.2版图设计原理的版图设计 .................................................................................................... - 6 -3.3LASI的版图设计四、实验结果分析 ............................................................................................................... - 8 -五、结束语 ........................................................................................................................... - 8 -参考文献 ............................................................................................................................... - 8 -引言CMOS 技术自身的巨大潜力是IC 高速持续发展的基础。

反相器设计

目录一、反相器的原理图设计二、创建符三、反相器电路前仿四、版图设计五、版图后仿六、总结一、反相器的原理图设计实验目的：1、了解Schemati c设计环境2、掌握反相器电路原理图输入方法实验内容：1、创建库和视图单元步骤：1）开启虚拟机，进入Red Hat Linux后，点击CIW窗口的file—new—library，由此可创建库，用来存放单元视图的文件夹，将库文件的路径设置在cadence目录下，Name栏输入库文件名inv，右侧Technology File栏中选择Don’t need a techfile，点击OK。

2）然后再点击file—new—cellview，创建一个单元视图，不同的单元视图存放不同的文件夹，Library Name 选取为inv，Cell Name为自己学号，点击OK，此时便会弹出Schematic Edit的空白窗口。

2、输入反相器原理图步骤：1）添加元件在Schematic Edit的窗口中，选择Add—Instance窗口，点击Browse按钮，弹出Library Browser窗口，在Library一栏中选择gpdk180,Cell一栏中选pmos。

Cellview一栏选择symbol，都选好后就可以点击close，将Library Browser窗口关闭，此时Add Instance窗口的Cell栏和View栏就会被填好。

nmos的添加方法同上。

2）添加Source和Ground方法同上，在Library一栏中选analoglib，Cell一栏选vcc，Cellview一栏选择symbol。

添加Ground方法同上。

3) 添加pin点击Add—pin会出现Add pin窗口，在Pin Name栏中输入管脚名称，设置Direction为input，同理再添加一个output管脚。

4) 连线点击Add—Wire (Narrow)，在需要连线处点击即可。

3、检查并保存：点击Design—Check and Save。

CMOS反相器电路版图设计与仿真

CMO反相器电路版图设计与仿真姓名：邓翔学号：33导师：马奎本组成员：邓翔石贵超王大鹏CMO反相器电路版图设计与仿真摘要：本文是基于老师的指导下，对cade nee软件的熟悉与使用, 进行CMO反相器的电路设计和电路的仿真以及版图设计与版图验证仿真。

关键字：CMO反相器；版图设计。

Abstract：This article is based on the teacher's guida nee,familiar with cade nee software and use, for CMOS in verter circuit design and circuit simulation and Iandscape and the Iandscape design of the simulatio n.Key word : CMOS inverter;Landscape design.一引言20世纪70年代后期以来，一个以计算机辅助设计技术为代表的新的技术改革浪潮席卷了全世界，它不仅促进了计算机本身性能的进步和更新换代，而且几乎影响到全部技术领域，冲击着传统的工作模式。

以计算机辅助设计这种高技术为代表的先进技术已经、并将进一步给人类带来巨大的影响和利益。

计算机辅助设计技术的水平成了衡量一个国家产业技术水平的重要标志。

计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助知识劳动者进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果的一种技术。

它是综合了计算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学科。

计算机辅助设计技术的发展是与计算机软件、硬件技术的发展和完善，与工程设计方法的革新紧密相关的。

采用计算机辅助设计已是现代工程设计的迫切需要。

电子技术的发展使计算机辅助设计（CAD）技术成为电路设计不可或缺的有力工具。

CMOS反相器版图设计与仿真报告

CMOS反相器版图设计与仿真报告在此次实例设计中采用Tanner Pro 软件中的L-Edit组件设计CMOS反相器的版图，进而掌握L-Edit的基本功能和使用方法。

操作流程如下：进入L-Edit—>建立新文件—>环境设定—>编辑组件—>绘制多种图层形状—>设计规则检查—>修改对象—>设计规则检查—>电路转化—>电路仿真。

一、绘制反相器版图1）打开L-Edit程序，并将新文件另存以合适的文件名存储在一定的文件夹下：在自己的计算机上一定的位置处打开L-Edit程序，此时L-Edit自动将工作文件命名为Layout1.sdb 并显示在窗口的标题栏上。

而在本例中则在L-Edit文件夹中新建立“反相器版图”文件夹，并将新文件以文件名“Ex11”存与此文件夹中。

如图一所示。

图一打开L-Edit，并另存文件为Ex112）取代设定：选择File->Replace Setup命令，在弹出的对话框中单击浏览按钮，按照路径..\Samples\SPR\example1\lights.tdb找到“lights.tdb”文件，单击OK即可。

此时可将lights.tdb 文件的设定选择性的应用到目前编辑的文件中。

如图二所示。

图二取代设定3）编辑组件：L-Edit编辑方式是以组件（Cell）为单位而不是以文件为单位，一个文件中可以包含多个组件，而每一个组件则表示一种说明或者一种电路版图。

每次打开一个新文件时便自动打开一个组件并命名为“Cell0”；也可以重命名组件名。

方法是选择Cell->Rename 命令，在弹出的对话框中的Rename cell as文本框中输入符合实际电路的名称，如本设计中采用组件名“inv”即可,之后单击OK按钮。

如图三所示。

图三重命名组件为inv4）设计环境设定：绘制布局图必须要有确实的大小，因此要绘图前先要确认或设定坐标与实际长度的关系。

基于Cadence的CMOS反相器的特性分析与仿真

1 CMOS 反相器的设计
文中设计的 CMOS 反相器中，NMOS 管宽长比为 2，PMOS 管宽长比为 5，输入信号为 Vin，输出信号为 Vout。输入低电平时，NMOS 管截止，PMOS 管导通，输出为高电平，输入高电平时，NMOS 管导通， PMOS 管截止，输出为低电平 [4,5]。CMOS 反相器的输出电压在 0 ～ VDD 之间，是一种无比电路。
2 CMOS 反相器的直流特性
直流输入下，CMOS 反相器输出电压随输入电平的变化关系即直流电压传输特性 [6-8]。输入信号 Vin 从 0 增加到 VDD，NMOS 管一开始工作于截止区，然后进入饱和区，最后进入非饱和区。PMOS 一开始工
收稿日期：2020-10-20 作者简介：钱香（1985-），女，江苏如皋人，大学本科，讲师，主要研究方向为微电子技术；陆亚青（1982-），女，江苏如皋人，大学本科，讲师，主要研究方向为微电子技术。
摘要：CMOS 电路中同时采用 NMOS 管和 PMOS 管，电路结构简单且规则，静态功耗非常小，在集成电路中用的较多。CMOS 反相器是静态 CMOS 逻辑电路的基本单元之一，为了分析其直流特性和瞬态特性，用 Cadence 软件设计了一种 CMOS 反相器。由 CMOS 反相器的上升时间和下降时间表达式得到瞬态特性的影响因素，通过软件仿真加以验证。
Abstract: CMOS circuits are composed of NMOS tube and PMOS tube.The circuit structure is simple and regular, the static power consumption is very small, and more is used in integrated circuits.CMOS inverter is one of the basic units of static CMOS logic circuit.To analyze the DC and transient characteristics of the CMOS inverter, a CMOS inverter is designed by Cadence software.According to the expression of the rise time and fall time of the CMOS inverter, the influence factors of the transient characteristics are obtained and verified by software simulation.

反相器的版图设计实验报告

实验报告：反相器的版图设计与实现
1. 实验目的
1.1 熟悉软件的基本使用；
1.2 了解Schematic设计环境
1.3 掌握反相器电路的原理图输入方法、仿真及版图绘制方法；
2. 实验内容：
1）、反相器的电路及仿真：
○1电路图：
○2激励信号（以表格的形式给出）
Function DC
voltage/V Voltage1
/V
Voltage2
/V
Period
/S
Pulse
width/S
Vdd dc 1.8\\\\ gnd dc0\\\\·A pulse\ 1.80400n200n
○3电路图的仿真结果。

2）、二与非门的版图及仿真：○1版图（写出版图的面积）
版图面积大约为:10*5=50 um2
○2版图的后仿提取网表
○3激励信号（以表格的形式给出）
Function DC
voltage/V Voltage1
/V
Voltage2
/V
Period
/S
Pulse
width/S
Vdd dc 1.8\\\\ gnd dc0\\\\ A pulse\ 1.80400n200n
○4版图的仿真结果。

3、收获与感悟：
通过这次反相器的实验，我基本学会了layout的过程，已经能够完成电路图、版图的制作和电路的仿真、寄生参数提取、电路后仿真。

这次实验完成比较简单，在老师的带领下我们都能很好地完成老师要求的任务，第一次接触这个软件，还有很多不太懂的地方，希望在以后的实验中能够多多练习，熟练地掌握整个版图设计的过程。

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Cadence入门反相器原理与仿真

Cadence⼊门反相器原理与仿真课时11启动虚拟机，熟悉Linux系统的基本操作1.1⽂件系统与windows的操作⽆异1.2终端1.2.1进⼊root⽤户，和退出root⽤户1.2.3 常⽤操作cd 打开⽂件夹ls 显⽰当前⽂件夹⾥的⽂件cp复制mv 移动mkdir新建⽂件夹rm删除Cp file 路径命令选项参数2 启动cadence先启动license，再启动cadence在设置环境变量时，我们设置了命令名lmli来启动license 在终端输⼊lmli然后在终端输⼊icfb&2.1新建⼀个libraryFile→new→library2.2 新建⼀个原理图File→new→cellview3熟悉cadence3.1基本操作和快捷键添加器件i instance q 编辑器件参数W 连线p 添加端⼝L 添加标签C 拷贝器件M 移动u 撤销3.2熟悉⼀些器件的名称gnd在电路中表⽰0 电位，和它相连的线线名为gnd，没有设置参数。

vdd和它相连的线线名为vdd。

这个器件只⽤来标⽰等电位，⽽不是电源。

vdc/idc直流电压/电流源，⽤于为电路提供直流电压/电流。

同时还可以提供交流电流，在AC 分析中使⽤。

vpulse时变电流源，在DC 分析中可以输出固定的DC 电压，AC 分析中可以输出固定的AC 电压，在瞬态分析中可以⽣成不同占空⽐的⽅波、三⾓波、梯形波、锯齿波。

z nmos4 / pmos4 / pnp通⽤4 端⼝NMOS 管/ PMOS 管/ PNP 三极管注意，在模型名称(Model Name)⼀栏需要根据不同的⼯艺库(Model Library)中的定义来指定。

⽐如：在某个模型中将NMOS 模型定名为nvn，PMOS 管模型定名为nvp，PNP 三极管则为pnp5，则在nmos4 器件实例的Model Name 栏应当填上nvn、pmos4 填nvp、pnp 填pnp5，否则电路将不能正确进⾏仿真。

反相器设计前仿与后仿流程

目录前端电路设计与仿真 (2)第一节双反相器的前端设计流程 (2)1、画双反相器的visio原理图 (2)2、编写.sp文件 (2)第二节后端电路设计 (5)一、开启linux系统 (5)2、然后桌面右键重新打开Terminal (6)双反相器的后端设计流程 (8)一、schematic电路图绘制 (8)二、版图设计 (25)画版图一些技巧： (35)三、后端验证和提取 (37)第三节后端仿真 (44)其它知识 (48)前端电路设计与仿真第一节双反相器的前端设计流程1、画双反相器的visio原理图inV DDM2M3out图1.1其中双反相器的输入为in 输出为out，fa为内部节点。

电源电压VDD=1.8V，MOS管用的是TSMC的1.8V典型MOS管(在Hspice里面的名称为pch和nch，在Cadence里面的名称为pmos2v和nmos2v)。

2、编写.sp文件新建dualinv.txt文件然后将后缀名改为dualinv.sp文件具体实例.sp文件内容如下：.lib 'F:\Program Files\synopsys\rf018.l' TT 是TSMC用于仿真的模型文件位置和选择的具体工艺角*****这里选择TT工艺角***********划红线部分的数据请参考excel文件《尺寸对应6参数》，MOS管的W 不同对应的6个尺寸是不同的，但是这六个尺寸不随着L的变化而变化。

划紫色线条处的端口名称和顺序一定要一致MOS场效应晶体管描述语句：(与后端提取pex输出的网表格式相同) MMX D G S B MNAME <L=val> <W= val > <AD= val > <AS= val > <PD= val > <PS= val > <NRD= val > <NRS= val >2.1、在windowXP开始--程序这里打开Hspice程序2.2、弹出以下画面然后进行仿真1、打开.sp文件2、按下仿真按钮3形存放.sp文件的地址查看波形按钮按下后弹出以下对话框单击此处如果要查看内部节点的波形，双击Top处单击这些节点即可查看波形如果有多个子电路请单击此处的Top查看如果要查看测量语句的输出结果请查看 .MTO文件(用记事本打开)至此前端仿真教程结束第二节后端电路设计前序(打开Cadence软件)一、开启linux系统双击桌面虚拟机的图标选择Power on this virtual machine开启linux之后在桌面右键选择 Open Terminal输入 xhost local：命令按回车之后输入 su xue命令按回车，这样就进入了xue用户1、输入命令加载calibre软件的license，按回车，等到出现以下画面再关闭Terminal窗口2、然后桌面右键重新打开Terminal进入学用户，开启Cadence软件，如下图然后出现cadence软件的界面关闭这个help窗口，剩下下面这个窗口，这样cadence软件就开启了[如果在操作过程中关闭了cadence，只需要执行步骤2即可，步骤1加载calibre的license只在linux重启或者刚开启的时候运行一次就可以了。

反相器的设计与仿真

0.18umCMOS反相器的设计与仿真2016311030103 吴昊一.实验目的在SMIC 0.18um CMOS mix-signal环境下设计一个反相器，使其tpHL二tpLH,并且tp越小越好。

利用这个反相器驱动2pf电容,观察tp。

以这个反相器为最小单元，驱动6pf电容，总延迟越小越好。

制作版图，后仿真，提取参数。

二.实验原理1•反相器特性1、输出高低电平为VDD和GND电压摆幅等于电源电压；2、逻辑电平与器件尺寸无关；3、稳态是总存在输出到电源或者地通路；4、输入阻抗高；5、稳态时电源和地没通路；2•开关阈值电压Vm和噪声容限Vm的值取决于kp/knL " Wk = -所以P管和N管的宽长比值不同，Vm的值不同。

增加P管宽度使Vm移向Vdd，增加N管宽度使Vm移向GNB 当Vm=1/2Vdd时, 得到最大噪声容限。

要使得噪声容限最大，PMOS部分的尺寸要比NMOS大，计算结果是3.5倍，实际设计中一般是2~2.5倍。

3•反向器传播延迟优化1、使电容最小（负载电容、自载电容、连线电容）漏端扩散区的面积应尽可能小输入电容要考虑：（1）Cgs随栅压而变化（2）密勒效应（3）自举电路2、使晶体管的等效导通电阻（输出电阻）较小：加大晶体管的尺寸（驱动能力）但这同时加大自载电容和负载电容（下一级晶体管的输入电容）3、提咼电源电压提高电源电压可以降低延时，即可用功耗换取性能。

但超过一定程度后改善有限。

电压过高会引起可靠性问题•当电源电压超过2Vt 以后作用不明显.4、对称性设计要求令Wp/Wn二卩p/卩u可得到相等的上升延时和下降延时，即tpHL 二tpLH。

仿真结果表明：当P, N管尺寸比为1.9时，延时最小，在2.4时为上升和下降延时相等。

4•反相器驱动能力考虑1•单个反相器驱动固定负载tp= 0.69切0 （1 + Ce.xt/S Ci re f）-tp0为反相器的本征延迟，S是反向尺寸与参照反相器尺寸的比值。

反相器设计前仿与后仿流程

目录前端电路设计与仿真 (2)第一节双反相器的前端设计流程 (2)1、画双反相器的visio原理图 (2)2、编写.sp文件 (2)第二节后端电路设计 (4)一、开启linux系统 (5)2、然后桌面右键重新打开Terminal (8)双反相器的后端设计流程 (9)一、schematic电路图绘制 (9)二、版图设计 (32)画版图一些技巧： (48)三、后端验证和提取 (49)第三节后端仿真 (58)其它知识 (61)前端电路设计与仿真第一节双反相器的前端设计流程1、画双反相器的visio原理图inV DDM2M3out图1.1其中双反相器的输入为in 输出为out，fa为内部节点。

电源电压V DD=1.8V，MOS 管用的是TSMC的1.8V典型MOS管(在Hspice里面的名称为pch和nch，在Cadence里面的名称为pmos2v和nmos2v)。

划紫色线条处的端口名称和顺序一定要一致MOS场效应晶体管描述语句：(与后端提取pex输出的网表格式相同)MMX D G S B MNAME <L=val> <W= val > <AD= val > <AS= val > <PD= val > <PS= val > <NRD= val > <NRS= val >2.1、在wind owXP开始--程序这里打开Hspice程序2.2、弹出以下画面然后进行仿真1、打开.sp文件2、按下仿真按钮3形存放.sp文件的地址查看波形按钮按下后弹出以下对话框单击此处如果要查看内部节点的波形，双击Top处单击这些节点即可查看波形如果有多个子电路请单击此处的Top查看如果要查看测量语句的输出结果请查看.MTO文件(用记事本打开)至此前端仿真教程结束第二节后端电路设计前序(打开Cadence软件)一、开启linux系统双击桌面虚拟机的图标选择Power on this virtual machine 开启linux之后在桌面右键选择 Open Terminal 输入 xhost local：命令按回车之后输入 su xue命令按回车，这样就进入了xue用户1、输入命令加载calibre软件的license，按回车，等到出现以下画面再关闭Terminal窗口2、然后桌面右键重新打开Terminal 进入学用户，开启Cadence软件，如下图然后出现cadence软件的界面关闭这个help窗口，剩下下面这个窗口，这样cadence软件就开启了[如果在操作过程中关闭了cadence，只需要执行步骤2即可，步骤1加载calibre 的license只在linux重启或者刚开启的时候运行一次就可以了。