CMOS与非门集成电路设计
电路四输入与非门设计
课程设计任务书学生姓名：专业班级：电子1003班指导教师：封小钰工作单位：信息工程学院题目: CMOS四输入与非门电路设计初始条件：计算机、ORCAD软件、L-EDIT软件要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：2周2、技术要求：（1）学习ORCAD软件、L-EDIT软件。
（2）设计一个CMOS四输入与非门电路。
（3）利用ORCAD软件、L-EDIT软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：2013.11.22布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。
2013.11.25-11.27学习ORCAD软件、L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。
2013.11.28-12.5对CMOS四输入与非门电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。
2013.12.6 提交课程设计报告，进行答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)2 设计内容及要求 (2)2.1 设计的目的及主要任务 (2)2.2 设计思想 (2)3软件介绍 (3)3.1 OrCAD简介 (3)3.2 L-Edit简介 (4)4 COMS四输入与非门电路介绍 (5)4.1 COMS四输入与非门电路组成 (5)4.2 四输入与非门电路真值表 (6)5 Cadence中四输入与非门电路的设计 (7)5.1 四输入与非门电路原理图的绘制 (7)5.2 四输入与非门电路的仿真 (8)6 L-EDIT中四输入与非门电路版图的设计 (10)6.1 版图设计的基本知识 (10)6.2 基本MOS单元的绘制 (11)6.3 COMS四输入与非门的版图设计 (13)7课程设计总结 (14)参考文献 (15)与非门是一种非常常用的数字门电路，本文详细介绍了基于CMOS管的L-EDIT环境下的四输入与非门电路设计仿真及版图布局设计验证。
与或非门电路
2. 固定频率TTL振荡器
2.3.4 门电路构成控制门
◆ 与门控制电路
可应用在什么地方？
◆ 或门控制电路
2.3.4 门电路组成单稳态触发器 ◆ 什么是单稳态触发器
单稳态触发器具有两个开关状态：一个是稳定状 态，另一个是非稳定状态，也称为暂态。
1. 微分型单稳态触发器逻辑电路
L L L L L L L L L L 4 1 2 3 1 2 3 1 2 3
3) 满足以上逻辑关系的产品分类电路，如下图所示：
2.3.3 门电路组成数字信号源
◆ 概 述 数字信号源可由产生脉冲波形的振荡电路构成。在数字电 路的应用中，它可提供连续的且具有一定频率（周期）的脉冲 信号。可作为微型计算机、单片机等数字电路的时钟信号源。 可应用在哪些地方？ ◆ 实 例
2.4.2 其他常用TTL门电路
1. 集电极开路门电路（OC门） ◆ 问题的提出 2. 三态门 3. 驱动电路 在实际应用中，有时要将n 个门电路的输 出端连接在一起，称为“线与”。 试分析：当其中一个F2输出为低电平，另一 个F1输出为高电平时会出现什么状况？
i
F1
F2
图2.37 i 过大一方面会使与非门F2的输出低电平状态受到破坏（使 L2=1）；另一方面会使与非门F1的T3管烧坏。所以，实际应用 中这种接法是不允许的。 ◆ 问题的解决 集电极开路的TTL门电路，又称“OC门”
2.2.1 TTL系列门电路
◆ TTL（晶体管—晶体管逻辑）门电路只制成单片集成电路。 输入级由多发射极晶体管构成，输出级由推挽电路（功率输出 电路）构成。标准TTL与非门如下图所示。 ◆ 标准TTL与非门 ◆ 电路工作原理
1. 电路组成 2. 逻辑关系 3. 分析负载情况
实验四与非门电路的逻辑功能与应用
实验五 CMOS 电路的逻辑功能与测试一、【实验目的】1、 掌握常用CMOS 集成电路的逻辑功能，熟悉其外形和引脚排列。
2、 了解CMOS 电路实验中的注意事项。
3、 进一步了解组合逻辑电路的测试方法。
CD40XX4、 进一步了解数字电路实验台的使用办法。
5、 理解CMOS 集成电路及TTL 集成电路的异同。
二、【实验器材】 数字电路实验台、CD4001集成电路1块、CD4011集成电路1块 三、【实验内容】（一） CMOS 与非门逻辑电路的功能测试实验步骤：１、 了解CMOS 与非门电路CD4011的内部结构和引脚功能。
如下图所示。
２、 将CD4011集成电路固定到数字电路实验台实验板相应的插槽里，选4个门当中的一个进行测试，接好连线，特别是不用的其他三个门的所有输入引脚都必须接到V DD 。
３、 检查无误后，按下图真值表中的数值进行相应引脚的连接，接通电源，根据相应引脚的电平读出测试结果，并填好真值表。
内部结构 真值表（二） CMOS 或非门逻辑电路的功能测试 实验步骤：１、 了解CMOS 或非门电路CD4001的内部结构和引脚功能。
如下图所示。
２、 将CD4001集成电路固定到数字电路实验台实验板相应的插槽里，选4个门当中的一个进行测试，接好连线，特别是不用的其他三个门的所有输入引脚都必须接到V SS 。
３、 检查无误后，按下图真值表中的数值进行相应引脚的连接，接通电源，根据相应引脚的电平读出测试结果，并填好真值表。
内部结构 真值表（三） 或非门电路作控制门的测试 实验步骤：１、 在二或非门中，一个输入引脚作输入端、另一输入引脚作控制端。
如图所示，引脚B 作控制端、引脚A 作输入端，按要求连接好线路，特别是不用的其他三个门的所有输入引脚都必须接到V SS 。
２、 将数字信号发生器输出信号连接到A 引脚，B 引脚分别接上高电平和低电平。
接通电源，用示波器观察Y 引脚的输出波形，并绘出相应波形。
CMOS管
CMOS门电路以MOS（Metal-Oxide Semiconductor）管作为开关元件的门电路称为MOS门电路。
由于MOS型集成门电路具有制造工艺简单、集成度高、功耗小以及抗干扰能力强等优点，因此它在数字集成电路产品中占据相当大的比例。
与TTL 门电路相比，MOS门电路的速度较低。
MOS门电路有三种类型：使用P沟道管的PMOS电路、使用N沟道管的NMOS电路和同时使用PMOS和NMOS 管的CMOS电路。
其中CMOS性能更优，因此CMOS门电路是应用较为普遍的逻辑电路之一。
1. CMOS非门图3-16所示是一个N沟道增强型MOS管TN和一个P沟道增强型MOS管TP组成的CMOS非门。
图3-16 CMOS非门电路图3-17 CMOS与非门电路两管的栅极相连作为输入端，两管的漏极相连作为输出端。
TN的源极接地，TP的源极接电源。
为了保证电路正常工作，VDD需要大于TN管开启电压VTN和TP管开启电压VTP的绝对值的和，即UDD> UTN+ |UTP|。
当Ui=0V 时，TN截止，TP导通，Uo≈UDD为高电平；当Ui=UDD时，TN导通，TP截止，Uo≈0V为低电平。
因此实现了非逻辑功能。
CMOS非门除了有较好的动态特性外，由于CMOS非门电路工作时总有一个管子导通，所以当带电容负载时，给电容充电和放电都比较快。
CMOS非门的平均传输延迟时间约为10ns。
另外由于它处在开关状态下总有一个管子处于截止状态，因而电流极小，电路的静态功耗很低，一般为微瓦（mW）数量级。
2. CMOS与非门图3-17所示为一个两输入端的CMOS与非门电路，它由两个串联的NMOS管和两个并联的PMOS管构成。
每个输入端连到一个PMOS管和一个NMOS管的栅极。
当输入A、B均为高电平时，TN1和TN2导通，TP1和TP2截止，输出端为低电平；当输入A、B中至少有一个为低电平时，对应的TN1和TN2中至少有一个截止，TP1和TP2中至少由一个导通，输出F为高电平。
三输入或非门版图
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 三输入或非门版图设计目录1.绪论 .............................................................................................. 错误!未定义书签。
1.1版图设计基础知识.............................. 错误!未定义书签。
1.2版图设计方法 01.3设计目标 (2)2.三输入或非门电路 (3)2.1三输入或非门电路结构 (3)2.2三输入或非门电路电路仿真 (4)2.3三输入或非门电路的版图绘制 (5)2.4三输入或非门电路的版图电路仿真 (6)2.5LVS检查匹配 (7)总结 (8)参考文献 (9)附录一：原理图网表 (10)附录二：版图网表 (10)1 绪论1.1 版图设计基础知识集成电路从60年代开始，经历了小规模集成,中规模集成，大规模集成，到目前的超大规模集成。
单个芯片上已经可以制作含几百万个晶体管的一个完整的数字系统或数模混合的电子系统。
在整个设计过程中，版图（layout）设计或者称作物理设计（physical design）是其中重要的一环。
他是把每个原件的电路表示转换成集合表示，同时，元件间连接的线网也被转换成几何连线图形[1]。
对于复杂的版图设计，一般把版图设计分成若干个子步骤进行：划分为了将处理问题的规模缩小，通常把整个电路划分成若干个模块。
版图规划和布局是为了每个模块和整个芯片选择一个好的布图方案。
布线完成模块间的互连，并进一步优化布线结果。
压缩是布线完成后的优化处理过程，他试图进一步减小芯片的面积。
1.2 版图设计方法可以从不同角度对版图设计方法进行分类。
如果按设计自动化程度来分，可将版图设计方法分成手工设计和自动设计2大类。
如果按照对布局布线位置的限制和布局模块的限制来分，则可把设计方法分成全定制（fullcustom）和半定制(semicustom)2大类。
典型的cmos与非门电路使用的电路
典型的CMOS与非门电路1. 引言CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）与非门电路是数字电路中常见的逻辑门电路之一。
它由两个互补型金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）组成，一个是P型MOSFET，另一个是N型MOSFET。
CMOS与非门电路具有低功耗、高噪声抑制能力和抗干扰能力强等优点，在现代集成电路中得到广泛应用。
本文将详细介绍典型的CMOS与非门电路的结构、工作原理以及应用领域，并通过图示和实例进行解释，希望能够帮助读者更好地理解和应用这一电路。
2. CMOS与非门电路结构典型的CMOS与非门电路由两个互补型金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）组成，其中一个为P型MOSFET，另一个为N型MOSFET。
这两个MOSFET分别被称为上下管。
P型MOSFET由P型半导体材料构成，其通道上有一层负责控制通道导通和截止的氧化物层。
N型MOSFET由N型半导体材料构成，其通道上同样有一层负责控制通道导通和截止的氧化物层。
两个MOSFET的源极分别连接到电源VDD和地GND，漏极则通过输出端口连接在一起。
控制信号分别通过两个MOSFET的栅极输入。
3. CMOS与非门电路工作原理CMOS与非门电路的工作原理可以分为两个阶段：导通阶段和截止阶段。
3.1 导通阶段在导通阶段，当输入信号为高电平时，即栅极输入为高电平时，P型MOSFET的栅极极性变为正向偏置，使得P型MOSFET导通。
N型MOSFET的栅极极性变为负向偏置，使得N型MOSFET截止。
这样，P型MOSFET将电源VDD与输出端口连接在一起，实现逻辑门输出为高电平。
3.2 截止阶段在截止阶段，当输入信号为低电平时，即栅极输入为低电平时，P型MOSFET的栅极极性变为负向偏置，使得P型MOSFET截止。
N型MOSFET的栅极极性变为正向偏置，使得N型MOSFET导通。
这样，N型MOSFET将输出端口与地GND连接在一起，实现逻辑门输出为低电平。
典型的cmos与非门电路
典型的cmos与非门电路CMOS与非门电路是数字电路中常用的逻辑门电路，具有重要的应用价值。
在这篇文章中，我们将详细介绍CMOS与非门电路的原理、结构以及其指导意义。
首先，让我们来了解一下CMOS与非门电路的原理。
CMOS是Complementary Metal-Oxide-Semiconductor的缩写，意为互补金属-氧化物-半导体。
CMOS电路利用了P型MOS和N型MOS晶体管的互补特性，通过对二者控制信号的合理设计来实现逻辑门的功能。
而非门电路是最基本的逻辑门电路之一，其输出与输入信号相反，也即是“非”。
CMOS与非门电路的结构非常简单，并且具有较低的功率消耗。
它由两个互补的MOS晶体管串联组成，其中一个是N型MOS晶体管，另一个是P型MOS晶体管。
当输入信号为高电平时，N型MOS晶体管导通，P型MOS晶体管截断，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，N型MOS晶体管截断，P型MOS晶体管导通，输出信号为高电平。
因此，CMOS与非门电路的输出与输入信号相反，实现了“非”逻辑的功能。
CMOS与非门电路具有广泛的应用。
首先，在数字系统中，CMOS与非门电路可用于逻辑电路的设计和实现，例如计算机处理器、存储器、以及各种控制器等。
其次，在模拟系统中，CMOS与非门电路可以作为模拟开关来控制信号的通断，用于电路的开关控制、模拟信号处理等。
另外，由于CMOS与非门电路具有较低的功耗和可靠性，还可以广泛应用于集成电路设计中，实现各种数字逻辑和模拟电路的功能。
更重要的是，对于电子工程师和电路设计师来说，掌握CMOS与非门电路的原理和应用是至关重要的。
它们的掌握不仅能够帮助电路设计师更好地理解数字电路的工作原理，还能够为他们在实际工程中选择合适的电路结构、提高电路性能提供指导。
此外，由于CMOS与非门电路具有低功耗、较高的抗干扰能力和可靠性等优点，其应用将越来越广泛，并成为未来数字电路设计的重要趋势。
总之，CMOS与非门电路是数字电路中的重要组成部分，其原理简单、功耗低，应用广泛。
cmos与非门电路原理
cmos与非门电路原理CMOS（亦称作互补金属-氧化物半导体）是一种现代集成电路芯片技术。
对于大多数数字电路，CMOS使用一对互补的MOS（金属-氧化物-半导体）场效应晶体管来实现，其中一个是P型（对应负载电流）晶体管，另一个是N型（对应源极电流）晶体管。
CMOS技术的一大亮点在于其低功耗和高噪声容限特性。
在CMOS电路中，只有在输入信号状态变化时才会消耗能量，而且CMOS推挽输出可以提供与实际负载需求匹配的驱动能力。
此外，CMOS电路可以被设计成对噪声相当抗干扰，从而提供更好的信号完整性。
非门电路是CMOS电路家族中的一种，它由两个相互补充的晶体管构成。
当其中一个晶体管导通时，另一个晶体管会处于断开状态，反之亦然。
非门电路具有多种用途和应用，例如在计算机逻辑电路、数字电子管理系统和数字电子设备中。
非门电路的原理如下：1. 基本非门电路：基本非门电路包括非门和与非门。
非门拥有一个输入（A）和一个输出（Y），当输入为低电平（0）时，输出为高电平（1），反之亦然。
与非门拥有一个输入（A）和一个输出（Y），当输入为低电平（0）时，输出为高电平（1），反之亦然。
与非门的输出与非门相反。
2. CMOS非门电路：CMOS非门电路由两个互补的MOS晶体管（N通道和P通道）构成。
两个晶体管的栅极分别与一个输入信号相连，其他端分别连接到同一电源极（电源电压为Vdd）。
当输入信号为高电平时，P通道MOS晶体管导通，N通道MOS晶体管断开，输出为低电平；当输入信号为低电平时，P通道MOS晶体管断开，N通道MOS晶体管导通，输出为高电平。
CMOS非门电路的工作原理主要涉及了两个关键因素：负载和驱动能力。
负载是指电路所连接的输出设备（比如接在输出端的晶体管、电阻、电容等）。
负载的特性对非门电路的功耗和电压响应速度有很大影响。
合适的负载设计能够有效减少功耗和提高电路的性能。
驱动能力是指非门电路输出信号的能力。
CMOS非门电路的驱动能力即通过P 通道和N通道MOS晶体管来保证非门输出电压能力与实际负载相匹配。
集成电路版图基础-CMOS版图篇01
沟道长度 L 电流方向
设计中，常以宽度和长度值的比例式即宽 长比（W/L）表示器件尺寸。 例：假设一MOS管，尺寸参数为20/5。则 在版图上应如何标注其尺寸。
20/5
3、图形绘制
英特尔65纳米双核处理器的扫描电镜(SEM)截面图
常用图层 版图图层名称 Nwell Active Pselect Nselect Poly cc Metal1 Metal2 Via 含义 N阱 有源扩散区 P型注入掩膜 N型注入掩膜 多晶硅 引线孔 第一层金属 第二层金属 通孔
“混合棒状图”法：
矩形代表有源区(宽度不限)； 实线代表金属； 虚线代表多晶硅；
“×”代表引线孔。其它层次不画,
通常靠近电源vdd的是P管，靠近地线gnd 的是N管。
反相器棒状图
电路图-棒状图-版图
a
b
练习
三输入与非门、或非门棒状图
注意：
不同软件对图层名称定义不同； 严格区分图层作用。
版图图层名称 cc（或cont） Via
含义 引线孔（连接金属与多晶硅 或有源区） 通孔（连接第一和第二层金 属）
MOS器件版图图层 ——PMOS
N阱——NWELL P型注入掩模——PSELECT 有源扩散区——ACTIVE 多晶硅栅——POLY 引线孔——CC 金属一——METAL1 通孔一——VIA 金属二——METAL2
MOS器件版图图层 ——NMOS
N型注入掩模——NSELECT 有源扩散区——ACTIVE 多晶硅栅——POLY 引线孔——CC 金属一——METAL1 通孔一——VIA 金属二——METAL2
基于与非门的CMOS加法器设计
集成电路设计方向综合课程设计课设题目：加法器电路设计课设仪器：PC机、linux环境、Candence软件学院：专业：班级/学号：姓名：指导老师：目录一：课设内容 (3)二：课设目的 (3)三：加法器背景介绍 (3)四：半加器介绍 (4)1：半加器概念 (4)2：半加器真值表逻辑表达式 (4)五：半加器设计 (5)六：设计内容 (6)1：与非门结构 (6)2：与非门分析 (8)3：半加器电路图的绘制 (11)4：半加器版图的设计 (17)5：版图设计规则 (19)4：课设中出现的问题及分析 (22)七：课设心得 (22)一：课设内容1、查找文献，涉及一个加法器电路；2、基于Cadence的Virtuso平台画出电路图；3、采用Spectre对加法器进行仿真，主要仿真内容：加法器功能、负载电容、功耗；4、基于Virtuso平台画出加法器电路的版图，包括MOS晶体管的版图；5、提交课设报告；6完成答辩。
二：课设目的1：掌握集成电路设计技术和手段2：巩固数字集成电路所学知识3：提高搜集和综合信息能力，并能利用这些信息来实现自己所要实现的功能4：加深对Cadence软件使用的认识，并利用Cadence的Virtuso平台画出电路图5：掌握初步绘制版图的能力，并熟悉版图的设计规则三：加法器背景介绍人类社会的发展已经进入了信息时代，各种信息技术构成了信息时代的基础。
目前，与信息相关的计算机、微电子及通讯技术己经成为推动社会进步和国家发展的关键技术，而微电子技术又是信息技术的基础，因此集成电路产业己经成为整个电子信息产业的命脉。
而集成电路作为现代信息产业和信息社会的基础，是改造和提升传统产业的核心技术。
随着全球信息化、网络化和知识经济浪潮的到来，集成电路产业的地位越来越重要，它已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产业。
加法器作为各类集成电路模块的核心部件，其重要性不可忽略。
加法运算是最重要最基本的运算，所有的其他基本算术运算，如减法、乘法、除法运算等最终都能归结为加法运算[1]。
典型的cmos与非门电路使用的电路
典型的CMOS与非门电路使用的电路CMOS与非门电路的概述CMOS（亦称为互补金属氧化物半导体）与非门电路是数字逻辑电路中常见的两种基本门电路。
CMOS与非门电路由CMOS技术实现，利用p型和n型金属氧化物半导体场效应晶体管（PMOS和NMOS）的组合来实现逻辑运算，并达到低功耗、高速度和抗干扰的效果。
本文将着重介绍典型的CMOS与非门电路的不同用途及其工作原理。
二级标题1：CMOS与非门电路的基本结构CMOS与非门电路是由一组PMOS和一组NMOS晶体管组成的。
PMOS晶体管是由p型半导体材料制成的，带有P型掺杂区域，而NMOS晶体管则是由n型半导体材料制成的，带有N型掺杂区域。
两组晶体管之间的交叉连接称为CMOS与非门电路。
二级标题2：CMOS与非门电路的用途CMOS与非门电路广泛应用于数字逻辑电路以及集成电路中，其用途丰富多样。
三级标题1：逻辑门电路CMOS与非门电路可以实现各种逻辑门电路，如与门、或门、非门、与非门、或非门。
通过合理的组合和连接，可以实现更复杂的逻辑功能，例如多位加法器和计数器等。
三级标题2：存储器 CMOS与非门电路还可以构建存储器单元，例如静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）。
这些存储器单元可以用于存储和获取数据，并在计算机系统中起到关键作用。
三级标题3：时钟和振荡器电路CMOS与非门电路还可以被用来构建时钟和振荡器电路。
时钟电路用于同步数字系统中各个部件的操作，而振荡器电路则用于产生特定频率的信号，例如计时器和脉冲发生器。
三级标题4：数据选择和复用CMOS与非门电路还可以实现数据选择和复用功能。
通过控制CMOS与非门电路的输入和输出，可以选择不同的数据源以及将多个输入信号复用到一个输出端口。
二级标题3：CMOS与非门电路的工作原理CMOS与非门电路的工作原理基于PMOS和NMOS晶体管的导通和截止。
当输入信号施加于CMOS与非门电路的端口时，其中的晶体管会根据输入信号的电平进行导通或截止。
第三章(1)门电路---CMOS
输入低电平的上限值 VIL(max)
输入高电平的下限值 VIH(min)
输出高电平的下限值 VOH(min)
输出低电平的上限值 VOL(max)
3.1.2 逻辑门电路的一般特性
2.噪声容限：在保证输出电平不 变的条件下，输入电平允许波动 的范围。它表示门电路的抗干扰
驱动门
01 1
数据输入端
EN A B
其他三态与非门： A
&
逻辑符号 B
低电平有效
2.产生的高、低电平半导体器件
iC
VCC Rc
Rb vI
VCC Rc
vo
vCE VCC
工作在饱和区:输出低电平 工作在截止区:输出高电平
3.1.3 MOS开关及其等效电路
场效应三极管
利用电场效应来控制电流的三极管，称为场效应管，也 称单极型三极管。
由金属、氧化物和半导体制成。称为金属 -氧化物-半导体场 效应管，或简称 MOS 场效应管。
2、 逻辑门电路的分类 分立门电路
逻辑门电路 集成门电路
二极管门电路 三极管门电路
MOS门电路
TTL门电路
NMOS 门 PMOS门 CMOS门
TTL系列门
开关速度较快 平均延迟时间：3~10ns 结构复杂、集成度低 功耗高（2~20mw ）
MOS门
开关速度稍低
平均延迟时间：75ns 结构和制造工艺简单 容易实现高密度制作 功耗低（0.01mw）
IOL= nIIL
IIL
…
灌电流
1
IIL n个
NOL
?
I OL (驱动门) I IL (负载门)
3.1.2 逻辑门电路的一般特性
四输入或非门版图设计
四输入或非门课程设计学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 四输入或非门的设计初始条件：计算机、ORCAD软件，L-EDIT软件要求完成的主要任务:（包括集成电路专项实践工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、集成电路专项实践工作量：1周2、技术要求：（1）学习ORCAD软件，L-EDIT软件。
（2）设计一个四输入或非门电路。
（3）利用ORCAD软件，L-EDIT软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：2015.6.19布置集成电路专项实践任务、选题；讲解集成电路专项实践具体实施计划与课程设计报告格式的要求；集成电路专项实践答疑事项。
2015.6.19-6.20学习ORCAD软件，L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。
2015.6.21-6.25用ORCAD软件设计四输入或非门电路并进行仿真工作，再利用L-EDIT软件绘制其版图，完成集成电路专项实践报告的撰写。
2015.6.26 提交集成电路专项实践报告，进行答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 .............................................................................................................................................. Abstract . (I)1 绪论 02 四输入或非门 (1)2.1 四输入或非门的电路结构 (1)2.2 四输入或非门的电路设计与仿真 (2)2.2.1 ORCAD软件介绍 (2)2.2.2 绘制电路图 (2)2.2.3 电路仿真 (3)2.4 四输入或非门的版图绘制 (5)2.4.1 L-EDIT软件介绍 (5)2.4.2 版图绘制 (5)3 总结 (9)参考文献 (10)摘要性能优越的四输入或非门是数字电路中很常见的一种逻辑电路，可广泛应用于算术逻辑单元等电路中。
四与非门电路的逻辑功能与应用
实验五 CMOS 电路的逻辑功能与测试一、【实验目的】1、 掌握常用CMOS 集成电路的逻辑功能，熟悉其外形和引脚排列。
2、 了解CMOS 电路实验中的注意事项。
3、 进一步了解组合逻辑电路的测试方法。
CD40XX4、 进一步了解数字电路实验台的使用办法。
5、 理解CMOS 集成电路及TTL 集成电路的异同。
二、【实验器材】 数字电路实验台、CD4001集成电路1块、CD4011集成电路1块 三、【实验内容】（一） CMOS 与非门逻辑电路的功能测试实验步骤：１、 了解CMOS 与非门电路CD4011的内部结构和引脚功能。
如下图所示。
２、 将CD4011集成电路固定到数字电路实验台实验板相应的插槽里，选4个门当中的一个进行测试，接好连线，特别是不用的其他三个门的所有输入引脚都必须接到V DD 。
３、 检查无误后，按下图真值表中的数值进行相应引脚的连接，接通电源，根据相应引脚的电平读出测试结果，并填好真值表。
内部结构 真值表（二） CMOS 或非门逻辑电路的功能测试 实验步骤：１、 了解CMOS 或非门电路CD4001的内部结构和引脚功能。
如下图所示。
２、 将CD4001集成电路固定到数字电路实验台实验板相应的插槽里，选4个门当中的一个进行测试，接好连线，特别是不用的其他三个门的所有输入引脚都必须接到V SS 。
３、 检查无误后，按下图真值表中的数值进行相应引脚的连接，接通电源，根据相应引脚的电平读出测试结果，并填好真值表。
内部结构 真值表（三） 或非门电路作控制门的测试 实验步骤：１、 在二或非门中，一个输入引脚作输入端、另一输入引脚作控制端。
如图所示，引脚B 作控制端、引脚A 作输入端，按要求连接好线路，特别是不用的其他三个门的所有输入引脚都必须接到V SS 。
２、 将数字信号发生器输出信号连接到A 引脚，B 引脚分别接上高电平和低电平。
接通电源，用示波器观察Y 引脚的输出波形，并绘出相应波形。
CMOS两输入与非门
数字集成电路设计
实验报告
院系名称
专业班级
学号
学生姓名
指导老师
时间
一、实验目的
通过实验了解CMOS反相器的工作原理，能自己用CMOS和PMOS 连接电路组合成2输入与非门。
实验求得直流特性曲线分析和瞬态分析。
二、实验内容
1、用软件求出输入输出电压曲线
2、通过设置不同的参数求得瞬态分析。
三、实验原理
四、实验步骤
.include "D:\Tanner\tanner\TSpice70\models\ml2_125.md" .dc lin source v5 0 5 0.1
.dc lin source v6 0 5 0.1
.print dc v(OUT)
VTC曲线
瞬态分析
五、实验心得
本次实验虽与上次实验相似，只是所求不一样。
能自己用CMOS 和PMOS连接电路组合成两输入与非门。
通过改变参数实验求得直流特性曲线分析和瞬态分析。
使我进一步了解mos管。
集成电路实验报告 反相器与非门设计
集成电路集中上机实验报告——反相器、与非门设计学院：专业：姓名：学号：一、实验目的（一）全面了解Schematic设计环境，并学会运用（二）掌握与非门、或非门、反相器等电路原理图输入方法（三）掌握逻辑符号创建方法二、实验原理启动Schematic Editor后，在命令解释窗口CIW中，打开任意库与单元中的Schematic视图，浏览Schematic Editing窗口，具体介绍如下：图2.1 Schematic Editing窗口菜单栏中可选菜单有Tool、Design、Window、Edit、Add、Check、Sheet、Options等项。
图标栏内的所有命令都可以在菜单栏实现，图标栏提供使用频率较高的一些菜单为快捷方式，旨在提高设计效率。
在设计过程中，除了可以使用图标快捷方式外，还有盲键（Bindkey）快捷方式。
Cadence系统安装过程中已经设置了通用的盲键，但用户可以根据自己的需要自行设置，在CIW窗口中，选择Options→Bindkeys，可以对所有设置的盲键自定义。
Cadence系统支持3D鼠标，左、中、右分别定义为LMB、MMB、RMB。
LMB用于点击和选择之用，MMB用于辅助编辑，RMB与LMB配合使用，在调查元件属性，局域放大，元件旋转等方面都有应用，在具体实验过程中有详细说明。
在所有元件的添加中，必须定义元件的属性。
最后，为了后续设计中执行仿真，每个元件必须具有物理模型（Model），在lab3中将有实例说明。
三、电路原理图设计的一般流程（一）创建库与视图（二）添加元件：在Schematic Editing窗口中，选择Add→Instance。
（三）添加Pins ：在左侧Tool bar图标栏中选择pin icon图标，出现Add form，在Pin names栏中输入。
（四）添加Sources和Ground：选择Add→Instance，在Library column中选择analogLib，再选择vdd并添加到schematic中。
CMOS二输入与非门的设计
CMOS二输入与非门的设计CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是一种常用的集成电路技术，它由N型和P型MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）晶体管的互补结合构成。
CMOS技术具有功耗低、抗噪声能力强、集成度高等优点，广泛应用于数字逻辑电路设计中。
二输入与非门是最基本的逻辑门之一，它的输出与输入相反。
在CMOS技术中，二输入与非门的设计主要涉及到MOS晶体管的连接方式和输入信号的处理。
首先，我们需要了解CMOS技术中的N型和P型MOS晶体管的特性。
N型MOS 晶体管具有三个端口：栅（G），漏极（D）和源极（S）。
当栅极电压高于阈值电压时，N型MOS晶体管导通；当栅极电压低于阈值电压时，N型MOS晶体管截止。
P 型MOS晶体管也具有类似的特性，但是当栅极电压低于阈值电压时导通。
这种互补关系使得CMOS技术能够实现低功耗和高抗噪声能力。
在二输入与非门的设计中，我们可以使用两个N型MOS晶体管和两个P型MOS 晶体管来实现。
以下是一种常见的二输入与非门的CMOS电路设计：1. 首先，将两个N型MOS晶体管的漏极连接在一起，并与二输入与非门的输出端相连。
这个连接点称为输出节点。
2. 将两个P型MOS晶体管的漏极连接在一起，并与输出节点相连。
3. 一个N型MOS晶体管的栅极连接到输入信号A，另一个N型MOS晶体管的栅极连接到输入信号B。
4. 一个P型MOS晶体管的栅极连接到输入信号A，另一个P型MOS晶体管的栅极连接到输入信号B。
5. 将两个N型MOS晶体管的源极连接到地，将两个P型MOS晶体管的源极连接到电源Vdd。
通过这样的设计，当输入信号A和B都为高电平时，N型MOS晶体管导通，使得输出节点接地，输出低电平。
当输入信号A和B中至少一个为低电平时，N型MOS晶体管截止，P型MOS晶体管导通，使得输出节点连接到电源Vdd，输出高电平。
与非门集成电路设计报警器原理
与非门集成电路设计报警器原理1. 概述本篇文章将介绍一种基于与非门集成电路设计的报警器原理。
这种报警器具有简单的逻辑电路设计，通过与非门实现报警信号的触发。
同时，本文将详细阐述报警器的电源电路、触发器电路和报警器电路的设计，并提供测试与调试的方法，以便对报警器的性能进行评估和优化。
2. 与非门电路设计与非门是数字逻辑电路的基本元件之一，具有实现逻辑非运算的功能。
在此设计中，我们使用两个与非门来组成一个简单的逻辑电路。
当两个输入信号同时为高电平时，输出为低电平；否则，输出为高电平。
这个逻辑电路可以用于触发报警器。
3. 电源电路设计电源电路是整个报警系统的能源来源，负责为其他电路提供稳定的电压。
在此设计中，我们采用线性稳压电源，通过降压、整流和滤波等过程将市电转化为所需的电压。
该电源电路具有简单、稳定和低成本等优点。
4. 触发器电路设计触发器电路是报警系统的核心部分，负责接收来自与非门电路的信号并触发报警器。
在此设计中，我们使用一个双向触发器，当输入信号达到一定阈值时，触发器会触发报警器。
该触发器具有响应速度快、触发精度高等优点。
5. 报警器电路设计报警器电路是整个报警系统的输出部分，负责在触发器触发时产生报警信号。
在此设计中，我们使用一个蜂鸣器作为报警器，当触发器触发时，蜂鸣器会发出响亮的报警声。
该报警器电路具有简单、易用和成本低等优点。
6. 测试与调试为了确保报警器的性能符合要求，我们需要对各个电路进行测试与调试。
首先，我们应对电源电路进行测试，确保其输出电压稳定且符合要求。
其次，我们需要对与非门电路和触发器电路进行调试，确保它们能够正确地触发报警器。
最后，我们需要对报警器电路进行测试，确保其在触发时能够产生足够响亮的报警声。
7. 性能评估与优化在测试与调试完成后，我们需要对报警器的性能进行评估和优化。
评估指标包括响应时间、触发精度、稳定性等。
为了提高报警器的性能，我们可以采取以下措施：优化电源电路设计以提高电源转换效率；调整触发器电路的阈值以提高触发精度；选用更高效的报警器以缩短响应时间。
集成与非门电路参数实验报告五
集成与⾮门电路参数实验报告五集成与⾮门电路参数的测试实验报告⼀．实验内容与⽬的1. 测量与⾮门74LS00的电压传输特性，根据数据画出门电路的传输特性曲线2. 测试CMOS与⾮门的电压传输特性曲线3.实测与⾮门电路的低电平扇出系数NOL实验仪器：⾃制硬件基础电路实验箱，双踪⽰波器，数字万⽤表元器件：74LS00, CD4011基本知识点：1.TTL和CMOS⾮门的主要参数及测试⽅法2.TTL和CMOS与⾮门的电压传输特性的测试⼆．预习内容：本实验旨在了解门电路主要参数的含义，熟悉主要参数的测试⽅法，根据实验要求，画出实验测试电路。
实验器件资料：TTL是指晶体管—晶体管逻辑电路，输⼊和输出端结构都采⽤了半导体晶体管，TTL集成门电路具有⼯作速度快，⼯作电压低和带负载能⼒强的特点。
COMS多采⽤“⾦属—氧化物—半导体”的绝缘栅极效应管，简称MOS场效应管。
CMOS电路功耗⼩，可靠性好，电源电压范围宽，容易与其他电路接⼝并易于实现⼤规模集成，因此CMOS集成门电路虽然⼯作速度⽐TTL电路低，但其应⽤⼴泛。
TTL集成门电路的电源电压为5V，阀值电压约1.3V，输出⾼电平约3.6V，低电平约3V.。
CMOS集成门电路的⼯作电压通常在3~18V之间，阀值电压近似为电源电压的⼀般，即Vcc/2。
TTL门电路的输⼊若不接信号，则视为⾼电平，CMOS集成电路与TTL集成电路不同，输⼊端必须接信号，或者固定电平。
三．实验过程与数据分析1.测量与⾮门74LS00的电压传输特性。
实验资料：电压传输特性是指门电路输出电压V。
随输⼊电压Vi⽽变化的关系，通过门电路的电压传输特性曲线可求得门电路的⼀些重要参数，如输出⾼电平VOH，输出低电平VOL，关门电平VOFF，开门电平VON，阀值电平VTH（转折去中点所对应的输⼊电压），⾼电平抗⼲扰容限VNH及低电平抗⼲扰容限VNL等值，可采⽤逐点测试法，即调节Rw，逐点测得Vi及Vo的值，并绘成传输特性曲线，求出相关参数连接实验电路图如下：实验步骤：1、打开⾃制硬件基础电路实验箱并打开电源，找到实验箱上的74LS00与⾮门。
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CMOS与非门集成电路设计目录一、实践目的 (1)二、实践要求 (1)三、实验内容 (1)（一）与非门 (1)（二）Tanner Pro EDA工具简介 (1)（三）使用S-Edit设计电路原理图 (3)（四）T-Spice模拟分析 (7)（五）L-Edit版图设计 (12)（六）LVS比较 (20)四、与非门工作曲线分析 (23)（一）直流分析 (23)（二）负载电容瞬态分析 (26)五、实践总结 (30)一、实践目的根据半导体集成电路和VLSI课程所学知识，以及数字电路等课程的知识，使用集成电路工艺完成CMOS与非门单元电路的设计。
希望通过此单元电路的全面学习来完全掌握数字集成电路的设计流程，熟练掌握Tanner Pro EDA工具软件的使用。
二、实践要求所完成的电路设计包括逻辑表达式，真值表，电路原理图及仿真曲线图，版图，LVS报告，后仿真曲线及分析。
负载要求可驱动1pF电容，在测试中分别加载1fF,100fF,500fF,0.5pF,1pF,2pF电容，进行延时以及曲线slop等比较。
三、实验内容（一）与非门与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。
其电路符号、逻辑表达式和真值表如图3.1.1所示。
图3.1.1、与非门（二）Tanner Pro EDA工具简介Tanner Pro是一套集成电路设计软件，包括S-EDIT，T-SPICE，W-EDIT，L-EDIT，与LVS。
他们的主要功能分别如下：↗S-Edit：编辑电路原理图↗T-Spice：电路分析与仿真模拟↗W-Edit：显示T-Spice模拟波形结果↗L-Edit：编辑布局图、自动配置与绕线、设计规则检查、截面观察、电路转化↗LVS：电路图与布局结果对比Tanner Pro的设计流程可用图3.2.1表示。
将要设计的电路先以S-Edit编辑出电路图，再将该电路图输出成SPICE文件。
接着利用T-Spice将电路图模拟并输出成SPICE文件，如果模拟结果有错误，返回S-Edit检查电路图，如果T-Spice 模拟结果无误，则以L-Edit进行布局图设计。
用L-Edit进行布局图设计后要以DRC 功能做设计规则检查，若违反设计规则，再将布局图进行修改直到设计规则检查无误为止。
将验证过的布局图转化成SPICE文件，再利用T-Spice模拟，若有错误，再回到L-Edit修改布局图。
最后利用LVS将电路图输出的SPICE文件与布局图转化的SPICE文件进行对比，若对比结果不相等，则回去修正L-Edit 或S-Edit的图。
直到验证无误后，将L-Edit设计好的布局图输出成GDSII文件类型，再交由工厂去制作半导体过程中需要的掩膜版。
图3.2.1、Tanner设计流程（三）使用S-Edit设计电路原理图S-Edit是一个电路图编辑的环境，其设计流程如下图。
图 2.3.1、S-Edit设计流程1.打开S-Edit程序执行在…\Tanner\S-Edit目录下的sedit.exe 文件，S-Edit会自动将工作文件命名为“File0.sdb”并显示在窗口的标题栏。
2.另存新文件在S-Edit程序中新打开的文件一律以File xx的名称命名，用户可将其更名为较有意义的文件名，以利于日后的应用。
选择File-Save As命令，打开“另存为”对话框，在“保存在”列表框中选取存储目录，在“文件名”文本框中输入新文件的名称，如EX。
3.环境设置S-Edit 默认的工作环境是黑底白线，但这可依用户的爱好而自义颜色。
选择Setup-Colors命令，打开Color对话框，可分别设置背景色(Background Color)、前景色(Foreground Color)、选取的颜色(Selection Color)、格点的颜色(Grid Color)与原点的颜色(Origin Color)颜色。
用鼠标选定颜色部分，即可更换颜色，如图3.2.2所示。
图3.3.2、设置颜色4.编辑模块S-Edit编辑方式是以模块(Module)为单位而不是以文件(File)为单位，每一个文件可以有多个模块，而每一个模块即表示一种基本组件或一种电路，故一个文件内可能包含多种组件或多个电路。
每次打开新文件时便自动打开一个模块并将其命名为“Module0”。
5.浏览组件库S-Edit本身附有4个组件库，它们分别是在..\Tanner\S-Edit\library目录的scmos.sdb，spice.sdb，pages.sdb与element.sdb。
若要引入这些组件库中的模块，可以选择Module-Symbol Browser命令，打开Symbol Browser对话框，单击Add Library按钮，可加入要使用的组件库，CMOS与非门只需要用到spice组件库，如图3.3.3所示。
图3.3.3、加入组件库6. 从组件库引用模块编辑与非门电路会利用到NMOS ，PMOS ，Vdd 与Gnd 这4个模块，所以要从组件库中复制NMOS ，PMOS ，Vdd 与Gnd 这4个模块到EX 文件。
即在图5所示的Symbol Browser 对话框中，从spice 组件库中选择Vdd 等，点击Place 将所选模块放置在原理图中，如图3.3.4所示。
L =2u W =22uL =2uW =22u图3.3.4、引用模块7. 编辑与非门将加入的模块拖动到合适的位置，再连接信号线，在两对象相连接处，各节点上小圆圈消失即代表连接成功，但若有3个或以上的联机或组件节点接在一起时，则会出现实心圆圈，如图3.3.5(a)所示。
8.加入输入端口与输出端口利用S-Edit提供的输入端口按钮与输出端口按钮，标明此与非门的输入输出信号的位置与名称，如图3.3.5(b)所示。
图3.3.5、与非门原理图9.建立与非门符号选择View-Symbol Mode命令，即可切换至符号模式。
使用S-Edit提供的工具画出与非门的电路符号，并加入与原理图相对应的输入输出端口，如图 3.3.6所示。
[N a n d2]O U TBA&图3.3.6、与非门符号10.输出成SPICE文件(a)将设计好的S-Edit电路图输出成SPICE格式，可借助于T-Spice分析与模拟此设计电路的性质。
单击S-Edit 右上方按钮，会自动输出成SPICE文件并打开T-Spice与转换好的文件。
但此时的SPICE文件必须加入电源与其他设置，才能以T-Spice进行分析。
（四）T-Spice模拟分析T-Spice是电路模拟与分析的工具，文件内容除了有组件与节点的描述外，还必须加上其他的设定，具体如表1所示，使用T-Spice进行仿真的流程如图3.4.1所示。
表1、T-spice的设定设定说明范例包含文件设定设定使用某种制程参数进行模拟.include ml2_125.md使用MCNC 1.25um CMOS 制程参数组件接脚所接节点与组件参数值可用S-Edit进行电路图转换c1 out GND 2pf电容c1一端接out，一端接GND，电容值为2pf端点电压源设定设定模拟时所使用的电压Vs Vdd GND 5.0电压源Vs正端接Vdd，负端接GND，电压值为5V分析设定设定模拟方式.tran 2n 600n设定瞬时分析时间为600ns，时间间隔为2ns输出设定设定输出模拟结果.print tran v(IN) v(OUT)输出节点IN与OUT间的电压图3.4.1、T-Spice流程1.加载包含文件由于不同的流程有不同特性，在模拟之前，必须要引入MOS组件的模拟文件，此模拟文件内包括电容电阻系数等数据，以供T-Spice模拟之用。
在这里选择MCNC 1.25um CMOS 制程参数，将鼠标移至主要电路之前，选择Edit-Insert Command命令，打开T-Spice Command Tool对话框，选择Files选项中的Include file，接着选取模型文件m12_125.md，再单击Insert Command按钮，得到图3.4.3所示结果。
图3.4.2、T-Spice Command Tool对话框图3.4.3、加入制程参数2.Vdd 电压值的设定设定Vdd的电压值为5.0V，在Spice文件末尾，选择Edit-Insert Command 命令，再在V oltage Source选项下选择Constant选项，在对话框右侧出现的V oltage source name文本框中输入“vvdd”，在Positive terminal 文本框中输入“Vdd ”，在Negative terminal (GND)文本框中输入“GND”，在DC Value文本框中输入“5.0”，图3.4.4所示。
单击Insert Command按钮，则会出现“vvdd Vdd GND 5.0”的文字。
图3、Vdd电压设定3.设定A、B的输入信号在V oltage Source选项下选择Pulse选项，在对话框右侧的V oltage source name文本框输入“va”，在Positive terminal文本框输入节点名称“A”，在Negative terminal文本框输入“(GND)”，在Initial（电源起始点）文本框输入“0”，在Peak （电源脉冲最高点）文本框输入“5”，在Rise tune（脉冲波形的上升时间）文本框输入“5n”，在Fall（脉冲波形的下降时间）文本框输入“5n”，在Pulse width（脉冲波形的脉冲宽度）文本框输入"100n"，在Pulse period（脉冲波形的脉冲周期）文本框输入“200n”，在Initial delay（起始延迟时间）文本框输入“0n”。
用同样的方法设置B节点的输入信号。
图3.4.5、输入信号设定4.分析设定T-Spice Command Tool对话框中选择Analysis选项，直接单击Transient瞬时分析按钮，首先在Modes选项组中选择Standard (from DC op.point)单选按钮，在Maximum time文本框输入“1n”，在Simulation文本框输入“400n”，在Methods 选项组中选择Standard BDF单选按钮，如图3.4.6。
图3.4.6、分析设定5.输出设定若要观察瞬时分析的结果，首先要设定观察瞬时分析结果为哪些节点的电压或电流。
选择Output选项，直接单击Transient results按钮，在右侧出现的Plot type 下拉列表中选择V oltage选项，在Node name文本框中输入节点名称“A”，注意大小写需与程序中的节点名称完全一致，单击Add 按钮。