CMOS反相器的电路设计.docx

经典文档 下载后可复制编辑 论文题目：CMOS反相器电路设计、仿真及版图设计 学生姓名：欧阳倩 学 号：20131060189 专 业：通信工程 任课教师：梁竹关 摘要：本文着重介绍了LTspice和LASI软件的相关设计原理和简单的设计操作，对此，我首先将从电路的工作原理方面介绍CMOS4反相器的结构、特性及其电路工作原理。了解其工作原理是进行仿真和版图设计的基础。然后我选择利用LTspice来进行CMOS反相器的设计仿真以此来证实其设计正确性，之后采用LASI画出符合工业设计的CMOS反相器的版图。通过本次设计实验可以更加了解CMOS4反相器的工作原理，并掌握了CMOS4反相器的基本设计方法。 关键词：CMOS反相器 LTspice LASI版图设计 封装测试 目 录 TOC \o 1-3 \h \u 第一章 引言 4 第二章 CMOS反相器 4 2.1 CMOS反相器的结构原理 4 2.2 CMOS反相器的特性分析 5 第三章 CMOS反相器的电路仿真 8 3.1 CMOS反相器的电路图设计 9 3.2 CMOS反相器的仿真及结果分析 11 第四章 CMOS反相器的版图设计 12 结束语 20 参考文献 21 引言 现在是一个电子信息高速发展得时代，电子产品无处不在，我们也越来越离不开各式各样的电子产品，集成电路作为电子产品的核心同样也受到了重视，电子设计也是当今社会的一大焦点问题，怎样才能设计出集性能、高效、便捷、低价为一体的电路器件又是当下人们急需解决的任务，因此培养集成设计人才也是众多高校重视的任务。 以MOS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。利用CMOS逻辑电路就可以设计出各种功能的逻辑电路，与非门就是其中比较简单的一种。 集成电路设计主要有电路设计和版图设计两个主要内容。对于如此复杂高要求的工艺技术，我们在此只简单使用LTspice来设计仿真CMOS反相器，。经过仿真，此设计的CMOS反相器的功能得以实现，实现输入与输出的反向功能，并验证其设计正确性，然后利用LASI来画出CMOS反相器的版图，同时在版图设计时采用结构化和层次化的设计思想，从而简化版图的设计。利用Lasi 软件，可以充分认识到，CMOS4反相器的构造，可以增加对其的了解，并且可以进一步完善对CMOS4反相器参数的设计。最终利用现在已有的规则对设计的版图进行检测，看其是否满足现有的基本规则，经过检测，此次设计基本满足设计规则。 由于是初学者，对相关知识缺乏足够的认识，希望能通过这次的设计实验能够学会集成电路设计的相关知识，并且能够基本掌握相关设计烦躁==仿真软件的使用，出错在所难免，希望老师可以提出批评及建议。 第二章 CMOS反相器 2.1 CMOS反相器的结构 两个MOS管的开启电压VGS(th)P0， VGS(th)N?0，通常为了保证正常工作，要求VDD|VGS(th)P|+V?GS(th)N。若输入vI为低电平(如0V)，则负载管导通，输入管截止，输出电压接近VDD。若输入vI为高电平(如VDD)，则输入管导通，负载管截止，输出电压接近0V。 综上所述，当vI为低电平时vo为高电平；vI为高电平时vo为低电平，电路实现了非逻辑运算，是非门——反相器。 图一反相器 　CMOS反相器由一个P沟道增强型MOS管和一个N沟道增强型MOS管串联组成。通常P沟道管作为负载管，N沟道管作为输入管。这种配置可以大幅降低功耗，因为在两种逻辑状态中，两个晶体管中的一个总是截止的。处理速率也能得到很好的提高，因为与NMOS型和PMOS型反相器相比，CMOS反相器的电阻相对较低。 图二 逻辑符号 图三 CMOS反相器工作原理图 电路图工作原理 当Ui=UIH?=?VDD,VTN导通,VTP截止,Uo?=Uol≈0V? 当Ui=?UIL=0V时,VTN截止,VTP导通,UO?=?UOH≈VDD? 2.2、COMS反相器的特性 CMOS反相器特点： vIN 作为PMOS和NMOS的共栅极； vOUT 作为共漏极； 图四 说明例图