最新实验一-Virtuoso原理图和图标编辑器的基本使用

实验一Virtuoso原理图和图标编辑器的基本使用

目录

1.实验目的

2.创建一个新的自定义单元库

3.使用 Cadence Virtuoso 原理图编辑器构建一个反相器

4.创建一个自定义元器件图标

1.实验目的

本实验采用AMI06工艺设计一个反相器，以此使学生达到熟悉 Cadence Virtuoso 原理图和图标编辑器使用，记住常用热键组合以及掌握与特定工艺库关联之目的。

2.创建一个新的自定义单元库

启动 Cadence,调用 CIW（Command Interpreter Window）

首先启动计算机，在用户名处键入 cdsusr, 密码处键入123456，进入Linux操作系统桌面，在cdsusr’s Home文件夹中创建iclabs子文件夹。请记住一定要创建这个子文件夹，这样才不会影响到cdsusr根目录下的cds.lib文件。操作如下：

File --> Create Folder, 在新创建的文件夹名称处键入iclabs（可取不同名字，学号和本人名字拼音等）。进入Linux桌面，单击鼠标右键打开终端。见图1。

图1. Linux桌面操作

在打开的终端中执行下列命令：见图2的红色框线内。

图2. Linux终端

执行第二个命令后你就可看见Cadence软件的CIW窗口出现。见图3所示。

图3. Cadence软件的CIW窗口

在CIW窗口中点击Tools-->Library Manager..., 将打开库管理器（图4）。

图4. 库管理器

你可看到NCSU提供的库已显示在Library栏目中，有 NCSU_Analog_Parts,...等。

点击库管理器中的File-->New-->Library..., 将打开New Library 对话窗口, 现创建一个新库取名为IClab1。见图5。

图5. 创建一个自定义元件库

点击OK弹出关联工艺库对话框（图6），选择Attach to an existing techfile。

图6. 选择关联工艺库的操作

不同的工艺库对应不同的MOS器件模型，在对原理图进行仿真时需要选择相应工艺库中的模型，这样得到的结果更接近实际情况。NCSU提供的CDK一共包含有9个工艺库，其中MOSIS_layout_Test库显示在最上端。

点击OK弹出选择特定工艺库对话窗口，对本实验，选择NCSU_TechLib_ami06库。

图7. 关联特定工艺库

在库管理器中选中刚创建的IClab1库，单击菜单File-->New-->Cell View...,弹出 Create New File 对话窗（图8），Cell Name 可自己命名如inverter, Tool 选 Composer- Schematic, View Name 就会默认选中schematic（原理图）。

图8. 指定创建的具体元件的名称和类型

点击 Create New File 中的OK，就会启动Virtuoso Schematic Editor（图9）

图9. Virtuoso 原理图编辑器工作界面

若在上一步创建Library的过程中由于操作太快而不知道是否已正确关联了特定的工艺库，可在Library Manager窗口中鼠标右键点击IClab1，选择弹出菜单中的Properties...弹出对话框（图10）即可查看到底关联了哪个工艺库。

图10. 元件库属性编辑器

上图正确显示了本次实验需要关联的工艺库。若不正确而需要重新关联这个工艺库时，并不需要重新创建自定义元件库，而可在CIW窗口中进行操作，鼠标点击Tools-->Technology File Manager...弹出窗口（图11）：

图11. 重新关联工艺库的方法

点击Attach...弹出对话框如图12所示即可重新关联工艺库了。

图12. 重新关联工艺库

3.使用 Cadence Virtuoso 原理图编辑器构建一个反相器

你需要在此编辑器中进行诸如放置和移动元器件，使用连线将各元器件相连以及对元器件属性做修改等操作，图13给出了常用热键，当然你也可进行菜单操作。

图13. 原理图编辑器常用热键

另外上面没有列出的“Esc”键是用来退出正在执行的命令的键，经常会用到它。

构建一个反相器需要一个PMOS管和一个NMOS管，鼠标左击原理图编辑器的空白处，按热键I将会打

开Add Instance对话窗口，按Browse会打开Component Browse窗，

图14. 添加元器件窗口

在Component Browse窗口中，Library选择NCSU_Analog_Parts，点击列出栏目中的N_Transistors 或P_Transistors即可选择其中的器件，先点击N_Transistors，会打开以下窗口（见图15左图）。

图15. 选择所需添加的元器件

选择nmos器件，其参数会显示在Add Instance 窗口中（见图15右图）。移动鼠标到原理图编辑器中，nmos器件将显示在鼠标光标处，选择一个合适的位置（中间稍微偏下方）按鼠标左键放置nmos 器件。对于pmos器件，先点击(Go up 1 level)其余操作步骤完全相同，不同之处在于需要点击列出栏目中的P_Transistors。

图16. 添加pmos器件

接下来需要放置电源以及地的连接关系符号，这些符号在Component Browse对话窗中的

Supply_Nets分类栏目中，点击该栏目，在打开的电源地连接符号中你可依次选择gnd（地）和vdd （电源连接）符号，并将其放置到合适的位置。至此按Esc键即可结束放置元器件的命令。原理图编辑器应该显示如图17所示：

图17.

大家注意到放置的pmos和nmos晶体管旁有参数显示，它们的值可根据设计者的要求进行更改。要改变值时，先点击需要更改属性值的器件图标，再点击编辑器左侧的属性图标或按热键Q，即可打开Edit Object Properties对话窗口（图18）。

图18. 器件属性值对话框

移动窗口右侧的滚动条可看到更多的属性值。

对pmos 或nmos 器件来说，改变得最多的值就是沟道的Width 和Length 。需要注意的是，不同的工艺这两个属性值是有相应的最小值限制的，如上图中带阴影的两项分别为最小宽度和最小长度，所以你输入的长和宽数值不能比它们小。

在大多数反相器设计中，为了使反相器的各项性能指标基本对称，pmos 器件的沟道宽度一般选取为nmos 器件的2-3倍，本次实验中将nmos 器件的沟道宽度默认值1.5u 修改为3u ，而将pmos 器件的宽度修改为6u 。更改数值后点击OK 完成。

接着就是将元器件按照反相器的工作原理进行电气连接，连线采用Wire(narrow)，点击编辑器左侧的Wire 图标，分别移动鼠标至各元器件连接点（小红方块）将pmos 源极连到vdd ，nmos 源极连到gnd ，pmos 漏极连到nmos 漏极，pmos 栅极连到nmos 栅极。最后从栅极和漏极节点分别引出两根线用来连接引脚，按Esc 键退出连线。此时的编辑器应显示如图19所示：

图19. 构建中的反相器

下一步点击Add Pin 图标或按热键P 添加引脚，栅极引出线连接输入引脚，

漏极引出线连接输出引脚。

在弹出的添加引脚对话窗中，需要给引脚取名和选择类型，根据需要选定引脚方向为输入或输出，按回车键即可添加引脚，如图20所示：

图20.添加引脚对话框

完成添加输入输出引脚后按Esc键退出。此时原理图编辑器应显示如下：

图21. 一个完整的反相器电路图

点击左侧工具条上方的Check and Save图标或按f8键保存你的设计，若电路有错误或警告信息则会弹出一个窗口告诉你，详细信息会显示在CIW窗口中。若无信息窗口弹出则表示电路正常。图22在CIW窗口中显示原理图没有错误。

图22. 原理图保存后CIW信息窗口

4.创建一个自定义元器件图标

刚设计的反相器就是一个新的元器件，下一步就是要为它创建一个图标，以便于在测试台电路(Testbench)中调用它进行电气性能的仿真和被其他电路反复调用。

从原理图编辑器的菜单中选择Design-->Create Cellview-->From Cellview, 会打开一个创建图标的对话窗。被创建的图标应该保存在IClab1库中，对话框中的From View Name 应该为 schematic, To View Name 应该为 symbol,如果一切正确，请点击OK完成创建自定义元器件图标操作，见图23。

图23. 创建自定义元器件图标对话框

此时图标编辑器将自动打开并创建了一个图标如图24所示：

图24. 图标编辑器自动创建的反相器图标

图中红色的线框表示整个图标的外部轮廓，称为Selection Box，其大小因图标大小可调整，在图标被其他电路调用时是不可见的。绿色线框表示图标的实际形状，可被删除后修改成它所表示的器件的外形。绿色的文本表示器件在其他电路中被调用时的名称，点击选中它后可移动至不同的位置，其内容可通过按Q键对其属性进行编辑修改，上图中为[@partName]，表示其被调用时将自动命名为与cell name相同，即被调用时将显示为inverter，而这正是我们所希望要显示的名称。在此要注意：中括号[]和@符号是不能少的，否则将会显示不同的结果。红色的文本表示器件在其他电路中被调用时的编号，虽可被修改但请不要轻易改变其内容，而应将其移动到最靠近图标的位置。红色文本中的中括号[]和@符号也同样不能少，且文本名称instanceName字母大小写也不能更改，否则在被调用时将不会显示器件编号。若红色的线框不小心被删除，可在图标编辑器中使用菜单

Add-->Selection Box自动或手动添加。若红色文本或绿色文本不小心被删除，点击编辑器左侧的[@abc]添加label图标，或使用菜单Add-->Label... 则会弹出 Add Symbol Label对话框，应根据

需要选择Label Choice为instance label或logical label，如图25所示：

instance label添加红色文本。

logical label添加绿色文本。

图25. 添加红色文本和绿色文本的说明

既然创建的符号为反相器，自动创建的矩形图标显然是不合适的，反相器的外形整体应该为一个三角形，且在输出端顶点有一个小圆圈，因此我们就可以将绿色的矩形线框完全删除，选中绿色矩形线框，点击编辑器左侧的delete图标即可。要画一个三角形，先点击编辑器左侧的line图标，Add Symbol Shape 对话窗口弹出，如图26所示，从对话框中可以看到，除了可画线以外，还可画多边形，园等多种形状。在此需要特别注意的是，Draw Mode选项要按图中所示选斜线，否则你只能画90°的直角线。Shape首先选中line，Width选narrow开始画线。

图26. Add Symbol Shape 对话框说明

绿色的三角形必须画在红色的边框内，画好三角形后再在Add Symbol Shape 对话窗口选中circle 添加反相器中输出端的小圆圈，第一次鼠标左键点击之处表示圆心，移动鼠标可改变半径，第二次单击鼠标左键画圈。完成后的反相器图标如图27所示，大家注意到，红色文本框已移到反相器上方位置，这样更美观。

图27. 完成后的反相器图标

最后要说明的是，若不小心删除了红色小方块，因为它代表的是pin（管脚），此时需执行菜单Add-->Custom Pin，然后必须手工画一个小方块。因无自动生成小方块的命令，手工画的小方块可能与原来小方块大小不同，所以请不要随便删除这个红色小方块。另外还需要注意的一点就是应将红色的边框调整到刚好框住绿色的形状，以免占据不必要的空间。