微電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告三

1、微電子電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)三 觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)與仿真班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)老師 袁文澹一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握時(shí)序電路基本特點(diǎn)；2、掌握D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、原理及特性；二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求1、分析并仿真晶體管級(jí)CMOS D觸發(fā)器（不帶復(fù)位端）； （不帶復(fù)位端的D觸發(fā)器）2、分析并仿真晶體管級(jí)CMOS D觸發(fā)器（帶復(fù)位端）； （帶復(fù)位端的D觸發(fā)器）三、實(shí)驗(yàn)原理1、不帶復(fù)位端的D觸發(fā)器如圖所示為不帶復(fù)位端的始終CMOS結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器，該電路利用時(shí)鐘CMOS反相器構(gòu)成動(dòng)態(tài)鎖存器，由兩個(gè)動(dòng)態(tài)鎖存器構(gòu)成時(shí)鐘上升沿有效的D觸發(fā)器。1）當(dāng)clk處于低電平時(shí)，MP2 與MN2 都導(dǎo)通，主鎖存器采樣數(shù)據(jù)，D端數(shù)據(jù)反相后傳遞到

2、節(jié)點(diǎn)X的電容C1上，而MP4和MN4截止，從鎖存器保持?jǐn)?shù)據(jù)，Q端電容C2保持舊數(shù)據(jù)；2）當(dāng)clk處于高電平時(shí)，MP2 與MN2 都截止，主鎖存器保持?jǐn)?shù)據(jù)，D端數(shù)據(jù)反相后傳遞到節(jié)點(diǎn)Q的電容C2上，而MP4和MN4導(dǎo)通，從鎖存器采樣數(shù)據(jù)，X端電容C1保持舊數(shù)據(jù). 2、帶復(fù)位端的D觸發(fā)器 為確保時(shí)序數(shù)字電路穩(wěn)定可靠地工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分。本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)的是高電平復(fù)位，即加上一個(gè)復(fù)位信號(hào)，電路會(huì)自動(dòng)清零，即輸出Q=0。當(dāng)復(fù)位信號(hào)消失時(shí)，電路能夠恢復(fù)正常工作，其原理與不帶復(fù)位端D觸發(fā)器原理一致，此處不再重述。 四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟實(shí)驗(yàn)方法：計(jì)算機(jī)平臺(tái)：（在戴爾計(jì)算機(jī)平臺(tái)、Windows XP操作

3、系統(tǒng)。）軟件仿真平臺(tái)：（在VMware和Hspice軟件仿真平臺(tái)上。）實(shí)驗(yàn)步驟： 1、編寫源代碼。按照實(shí)驗(yàn)要求，在記事本上編寫相應(yīng)代碼，并以相應(yīng)的文件擴(kuò)展名存儲(chǔ)文件。2、打開Hspice軟件平臺(tái)，點(diǎn)擊File中的一個(gè)文件。3、編譯與調(diào)試。確定源代碼文件為當(dāng)前工程文件，點(diǎn)擊Complier進(jìn)行文件編譯。編譯結(jié)果有錯(cuò)誤或警告，則將要調(diào)試修改直至文件編譯成功。4、軟件仿真運(yùn)行及驗(yàn)證。在編譯成功后，點(diǎn)擊simulate開始仿真運(yùn)行。點(diǎn)擊Edit LL單步運(yùn)行查看結(jié)果,無(wú)錯(cuò)誤后點(diǎn)擊Avanwaves按照程序所述對(duì)比仿真結(jié)果。5、斷點(diǎn)設(shè)置與仿真。6、仿真平臺(tái)各結(jié)果信息說(shuō)明.五、實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果及其分析1、 仿

4、真過(guò)程1） 源代碼不帶復(fù)位端的D觸發(fā)器 D.CDL: *.PARAM   * LIBRARY NAME: GSMC18_OTP_SCH_M4 * CELL NAME:    FFDHD1X_HV * VIEW NAME:    SCHEMATIC *.SUBCKT DFF CK D Q QN XI0 

5、0;CKB  CK   D     net0  TG1G   NL=0.28U NW=1.0U  PL=0.28U PW=1.0U XI1  net0 net1             IVG    

6、PL=0.28U PW=1.6U  NL=0.28U NW=1.0U XI2  net1 net2             IVG    PL=0.28U PW=1.6U  NL=0.28U NW=1.0U XI3  CK   CKB &#

7、160; net2  net0 TG1G   NL=0.28U NW=1.0U  PL=0.28U PW=1.0U XI4  CK   CKB  net1  net3  TG1G   NL=0.28U NW=1.0U  PL=0.28U PW=1.0U XI5  net

8、3 Q                IVG    PL=0.28U PW=1.6U  NL=0.28U NW=1.0U XI6  Q    QB           &

9、#160;   IVG    PL=0.28U PW=1.6U  NL=0.28U NW=1.0U XI7  CKB  CK   QN    net3  TG1G   NL=0.28U NW=1.0U  PL=0.28U PW=1.0U XI8  C

10、K   CKB              IVG    PL=0.28U PW=1.6U  NL=0.28U NW=1.0U .ENDS .SUBCKT TG1G CK CKB D Q MP0 D CKB Q VDD P

11、CH W=PW L=PL MN0 D CK  Q GND NCH W=NW L=NL .ENDS .SUBCKT IVG A Z MN0 Z A GND GND NCH W=NW L=NL MP0 Z A VDD VDD PCH W=PW L=PL .ENDS 

12、;d_tst.sp：*Sample netlist for GSMC .TEMP    25.0000  .param wn=1u wp=0.28u Lmin=0.28u vdd0=3.6v .lib 'gd018.l' TT .inc 'D.CDL' .global GND VDD .options list no

13、de post .tran 1n 10us X1 CK D Q QN  DFF VCC VDD 0 dc vdd0 C1 Q 0 1p VCK CK 0  PULSE(0v vdd0 1ns 2ns 2ns 20ns 40ns)  $依次為脈沖起始時(shí)間、上升沿時(shí)間、下降沿時(shí)間、第

14、一次從高電平回升到低電平的時(shí)刻、周期Vd  D  0  PULSE(0v vdd0 1ns 2ns 2ns 50ns 100ns) .end帶復(fù)位端的D觸發(fā)器D2.CDL：*.PARAM   * * LIBRARY NAME: GSMC18_OTP_SCH_M4 * CELL NAME:    FFDHD1X_HV *

15、 VIEW NAME:    SCHEMATIC *.SUBCKT DFF  R CK D  Q QN  XI0  CKB  CK   D     net0   TG1G   NL=0.28U NW=1.0U  PL=0

16、.28U PW=1.0U XI1  net0 net1              IVG    PL=0.28U PW=1.6U  NL=0.28U NW=1.0U XI2  CKB R net1 CK net0  SSS 

17、60;  PL=0.28U PW=1.6U  NL=0.28U NW=1.0U XI3  CK   CKB   net1  net2  TG1G   NL=0.28U NW=1.0U  PL=0.28U PW=1.0U XI4  R net2 Q SSA  &

18、#160;NL=0.28U NW=1.6U  PL=0.28U PW=1.0U XI5  CKB CK QN net2                 TG1G    PL=0.28U PW=1.0U  NL=0.28U NW=1.0U X

19、I6  Q  QN                IVG    PL=0.28U PW=1.6U  NL=0.28U NW=1.0U XI7  CK   CKB        &#

20、160;              IVG    PL=0.28U PW=1.6U  NL=0.28U NW=1.0U.ENDS .SUBCKT TG1G CK CKB D Q MP0 D CKB Q VDD PCH W=PW L=PL&#

21、160;MN0 D CK  Q GND NCH W=NW L=NL                                     .ENDS

22、 .SUBCKT IVG A Z MN0 Z A GND GND NCH W=NW L=NL MP0 Z A VDD VDD PCH W=PW L=PL .ENDS .SUBCKT SSS A B C D Q  MP0 LA A VDD VDD PC

23、H W=PW L=PL MP1 LB B LA VDD PCH  W=PW L=PL MP2 Q C LB VDD PCH W=PW L=PL MN0 Q B LC GND NCH W=NW L=NL        MN1 Q C

24、 LC GND NCH W=NW L=NL   MN2 LC D GND GND NCH W=NW L=NL        .ENDS  .SUBCKT SSA A B Q MP0 LA A VDD VDD PCH W=PW L=

25、PL MP1 Q B LA VDD PCH W=PW L=PL MN0 Q A GND GND NCH W=NW L=NL MN1 Q B GND GND NCH W=NW L=NL  .ENDS d_tst2.sp：*Sample netlist for GSMC .TEMP    25.0000  .para