全定制施密特触发器汇总

成绩评定表

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课程设计任务书

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摘要

施密特触发器（Schmitt Trigger）是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。利用它所具有的电位触发特性，可以进行脉冲整形，把边沿不够规则的脉冲整形为边沿陡峭的矩形脉冲；通过它可以进行波形变换，把正弦波变换成矩形波；另一个重要用途就是进行信号幅度鉴别，只要信号幅度达到某一设定值，触发器就翻转。本次课程设计是在cadence公司的全定制平台IC5141下，完成了施密特触发器的全定制电路设计。根据施密特触发器在性能上的特点以及设计要求，采用180nmpdk工艺库并用CMOS工艺实现。实现施密特触发器的关键是反馈电路的构建，最简单的方法是采用电阻反馈的方式。首先，根据电路图进行原理图的绘制，然后进行电路测试。在版图部分要对N管和P管进行例化。最后，进行DRC和LVS验证。

IC5141工具主要包括集成平台design frame work II、原理图编辑工具virtuoso schematic editor、仿真工具spectre、版图编辑工具virtuoso layout editor、以及物理验证工具diva。

关键字：施密特触发器；全定制；物理验证；

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目录

1 电路设计 (1)

1.1 原理分析 (1)

1.2 施密特触发器电路 (1)

2 施密特原理图输入 (3)

2.1 建立设计库 (3)

2.2 电路原理图输入 (4)

3电路仿真与分析 (5)

3.1 创建symbol (5)

3.2 创建仿真电路图 (5)

3.3 电路仿真与分析 (6)

4 电路版图设计 (9)

4.1 建立pCell库版图 (9)

4.2 pCell库器件参数化 (11)

4.3 器件板图绘制 (14)

5物理验证 (17)

5.1 设计规则检查DRC (17)

5.2 LVS检查 (17)

结论 (21)

参考文献 (22)

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1 电路设计

1.1原理分析

施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压V T+，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压V T-。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压V

。

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1.2 施密特触发器电路

将两级反相器串接起,同时通过分压电阻把输出端的电压反馈到输入端，就构成了图1-1(a)所示的施密特触发器电路。其中G1、G2是CMOS电路，它们的阈值电压V TH=0.5V DD，且R1

图1.1用CMOS反相器构成的施密特触发器

普通门电路的电压传输特性曲线是单调的，施密特触发器的电压传输特性曲线则是滞回的。

如果以图1.1（a）中的v o作为输出端，则得到得电压传输特性将如图1.2（a）所示，这种形式的电压传输特性叫做同相输出。

如果以图1.1（a）中的v o`作为输出端，则得到得电压传输特性将如图1.2（b）所示，这种形式的电压传输特性叫做反相输出。

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图1.2施密特触发器的电压传输特性

由于图1.1电路的电路图中含有电阻，在电路功能实现以及版图绘制时有较多的限制，故在本次设计中并未采用这种结构。图1.3就是这次设计所采用的电路。

图1.3 CMOS施密特触发器

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2 施密特原理图输入

原理图的绘制要在Linux 下的IC5141下完成。本次设计中采用cadence 的3.2版的180nmpdk （/opt/eda/cadence/lib 下）工艺库。使用Cadence ，必须在计算机上作一些相应的设置，这些设置包括很多方面。作为初学者，只需进行几项简单设置即可，在此不再赘述。环境配置完成以后，在工作目录下键入icfb&IC ，IC514界面即可启动。

2.1 建立设计库

在ic5141中，设计的管理以库的方式进行。库管理器中包含有设计使用的工艺库和ic5141软件提供的一些元件库，如analogLib ，basic 等。用户在工作过程中建立的库也放在库管理器中。无论画电路图还是设计版图，都和建库有关，建电路图库的步骤如下。

1）CIW 界面点击File 菜单，出现下拉菜单，选命令→New→Library ，出现“New Library”对话框。

2）在对话框Library 的Name 项中输入新库名mylib 。在Technology File 项中提示：“如果要在这个库中建立掩模版图或其他物理数据，需要技术文件”若只需要用电路图或HDL 数据，则不需要技术文件。

3）由于新建库后面还将用于版图绘制，因此选第二个选项，即“Attach to an existingtechfile ，单击“OK“按钮，选择工艺库gpdk180。下面可以进行电路原理图绘制了。 具体可见图2.1所示。

图2.1 新建设计库

2.2电路原理图输入

设计库建立好后，就可以开始画电路原理图，具体过程如下：

1）建立设计原理图：在CIW中选菜单项File→New→Cellview ,出现“Create

→New File”对话框，新建inv单元，填写、选择相应的选项即可，点击OK按钮，进入原理图编辑器virtuoso schematic editor界面。

2）例化并添加器件：在原理图编辑器中选择菜单项Add→nstance，出现添加器件对话框，选择相应的器件，并根据设计要求填写相应参数。并按着电路原理图的相应位置摆放器件。

3）器件互联：在电路图编辑窗口菜单中，选择“Add”->”Wire(narrow)”或点击工具栏中的放置细线或用快捷键w，便可以将已经放置好的元件连接起来。

4）添加输入输出端口：完成连线后直接添加pin完成原理图输入。选择“Add”->“Pin”或点击工具栏中的放置端口或用快捷键P均可，弹出pin选项表，填好端口名，并使之与端口方向（分别为input和output）的选项一致，即可完成输入输出端口的添加。

5）检查与保存。选择“Design”->“Check and Save”，如果电路图有绘制问题，会报告出错。至此我们就完成了整体电路图绘制。整体原理图如图2.2所示：

图2.2 施密特触发器原理图

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