环形振荡器版图设计

实验三：环形振荡器版图设计

一、实验目的

1、使用现有的布局实例创建新的布局；

2、仿真提取版图；

二、实验要求

1、打印出DRC报告；

2、输出CMOS环形振荡器的后置仿真结果，包括瞬态响应、振荡频率和平均功率。

三、实验工具

Virtuoso

四、实验内容

1、创建CMOS环形振荡器电路原理图；

2、创建CMOS环形振荡器的版图；

3、后仿真(Post-layout simulation,PLS)。

1、创建CMOS环形振荡器的电路原理图

在library manager界面选中lab1(自己创建的库)，并点击菜单栏上的file->new->cell view,创建CMOS环形振荡器的电路原理图。

图1 CMOS环形振荡器电路原理图的创建

因为CMOS环形振荡器是由几个CMOS反相器组成的，在前面两个实验中已经创建好了CMOS反相器的电路原理图，所以可以直接调用CMOS反相器，在schematic editing窗口利用快捷键’i’打开添加实例窗口，选择之前所创建的CMOS反相器，如图2所示，连续放置5个。

图2 添加CMOS反相器

将5个CMOS反相器一次首尾相连，接着创建一个输出引脚，放置在最后一个CMOS反相器后，并通过wire将它们连接起来，具体如图3所示：

图3 CMOS环形振荡器电路原理图

2、创建CMOS环形振荡器的版图

与创建CMOS反相器的版图类似，也是在library manager窗口先选中lab1,在选择file->new->cell view,在弹出的窗口中输入环形振荡器的信息如图4所示：

图4 CMOS环形振荡器版图的创建

在layout editing中添加5个CMOS反相器，并将它们摆放在一起，中间的金属正好相接，如图5所示：

图5 CMOS环形振荡器版图

接着用金属将CMOS反相器的输入引脚与输出引脚连接起来，为了避免短路，在穿过CMOS环形振荡器时需要换另一种金属，首先在LSW窗口选中metal1金属，再回到layout editing窗口，使用快捷键’p’,在点击F3，弹出create path窗口，首先画一条metal1金属通路，然后在合适的位置点击F3,在create path窗口中选择change to layer,将metal1金属换为metal2金属，画好之后如图6所示：

图6 CMOS环形振荡器版图

将金属通路画好之后添加vdd、gnd和out，其中vdd与gnd在放置好后要与实验二一样进行同样的操作，这里不再赘述，添加好引脚后的CMOS环形振荡器的版图如图7所示：

图7 CMOS环形振荡器版图

3、CMOS环形振荡器的后仿真

和实验一实验二类似，首先进行DRC验证，DRC验证成功后再使用提取工具，生成提取视图后再做LVS，在这些步骤都完成后，就可以对这个环形振荡器进行布局后仿真，提取其工作频率并测量其平均功率。与实验二中从提取的视图

中创建SPICE netlist的方法类似，对这个环形振荡器也进行相同的操作。再此就不赘述。其中CMOS环形振荡器的DRC报告如图8所示：

图8 CMOS环形振荡器的DRC报告

在CMOS环形振荡器的电路原理图中添加直流源，具体如图9所示：

图9 CMOS环形振荡器仿真电路原理图

在菜单栏上选择Tools->Analog environment,在弹出的窗口上的菜单栏选择analyses->choose…,在仿真类型栏里面选择瞬态仿真tran,并输入停止时间，将conservative前的勾选选中，具体如图10所示：

图10 CMOS环形振荡器瞬态仿真参数设置

点击OK,在右侧菜单栏上点击Netlist and run,仿真通过之后自动弹出一个报告，在弹出报告后点击Results->Direct Plot-> Transient Single,这个时候在电路原理图选择输出引脚并在键盘上键入’esc’,就可以看到CMOS环形振荡器的瞬态仿真波形，产生的波形如图11所示：

图11 CMOS环形振荡器瞬态仿真

关闭对话框，接下来对CMOS环形振荡器做直流仿真，与上述操作类似，在选择仿真类型是选择直流仿真dc,具体如图12所示：

图12 CMOS环形振荡器直流仿真参数设置

点击OK，仿真器开始仿真，如果成功与瞬态仿真类似也会自动弹出一个报告，在弹出报告之后就可以查看之流仿真波形，CMOS环形振荡器的之流仿真波形如图13所示：

图13 CMOS环形振荡器直流仿真