全定制施密特触发器设计方案.doc

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1CIW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"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3电路仿真与分析3.1创建symbol完成原理图之后,为便于进行仿真,需要进行symbol的创建1） 生成符号图：在原理图编辑窗口,点击菜单项Design→Create Cellview →From Cellview,出现symbol生成选项表<图3.1上部分>,点击OK按钮出现图3.1下部分图3.1 symbol 生成选项表在的表项中只采用默认值,直接点击OK按钮,即可看到symbol编辑窗口3.2 创建仿真电路图完成电路原理图的输入之后,为了对设计进行仿真和性能分析,需要建立一个仿真平台,将电源、各种激励信号输入待测的电路inv,然后采用仿真器进行分析1建立设计原理图：在命令解释器窗口CIW中选菜单项File→New→Cellview ,出现"Create New File"对话框,填写、选择相应的选项,点击OK按钮,进入原理图编辑器virtuoso schematic editor界面〔同前述电路原理图输入时的操作一样。

2例化并添加器件：在原理图编辑器中选择菜单项Add→Instance〔或者按快捷键i,或者点击编辑器左侧的工具栏Instance按钮均可出现例化选项表分别添加vdd和gnd<注意这里采用的是analogLib库中的元件>添加负载电容,设置电源vdc和输入信号3器件互联：连线这里不详述,操作同电路原理图输入最后得到的仿真电路图如图3.2所示一致图3.2 施密特触发器仿真电路图3.3 电路仿真与分析对于ic5141模拟设计环境ADE来说,默认的仿真器是spectre,这里直接采用spectre对设计进行仿真和分析1） 启动模拟设计环境ADE〔Analog Design Environment：在图3.2的窗口中选择菜单项Tools→Analog Environment,随即启动ADE窗口如图3.3所示所示我们的电路仿真与分析就要在该平台下进行图3.3 ADE启动界面（2） 添加模型与仿真文件：在图3.3的界面中,选择菜单项Setup→Model Libraries,进入ModelSetup Library窗口然后点击右下角的Browse…按钮,进入模型库的选择,如下图3.4所示点击OK按钮选中模型文件gpdk.scs,窗口回到Model Library Setup界面。

在Section下的框中填入stat,点击Add按钮添加模型文件最后点击OK选中模型文件并退出选定模型后,还需要设置仿真文件选择菜单选项Setup→Simulation Files,弹窗口中填入仿真文件的路径,点击OK完成设置图3.4 仿真分析模型选择〔3设置分析类型：根据不同的需要,可以对电路进行不同类型的分析在此选择瞬态〔transient分析在ADE界面中,选择菜单项Analyses→Choose,选择仿真参数和类型,分析时间相对于激励适当即可〔4信号分析输出捕捉：这里选择需要查看的信号在ADE界面中,选择菜单项Output→To be plotted→Select On Schematic,此时invTest的原理图窗口变成活跃的,直接用鼠标点击需要查看的信号即可这里选择inv的输入和输出信号线,可以看见这两个信号线的颜色发生了变化,表示被选中〔5运行仿真与波形查看：选号后回到ADE窗口,此时的窗口容如下图3.5所示图3.5完成设置的ADE选择菜单项Simulation→Netlist and run〔或相应工具栏按钮,运行仿真,直接点击OK关闭弹出的欢迎页〔Welcome to spectre。

随即出现仿真文字输出和波形输出波形如图3.6所示：图3.6施密特触发器输出波形4电路版图设计本课程设计采用工具软件为cadence平台ic5.1.41,主要为Virtuoso,用于原理图、版图输入,DIVA用于提取、DRC、LVS这里首先建立一个基本器件版图库,再将器件加上参数,使之成为参数化单元库〔Parameterized Cell然后在参数化器件基础上,绘制设计的版图最后对设计版图进行版图提取、DRC/LVS验证4.1建立pCell库版图软件工具启动后,关闭"what’s new"窗口,新建参数化器件库pCell在CIW〔Command Interpreter Window界面选择菜单项File→New→Library…,弹出如下图4.1所示窗口图4.1 新建设计库1完成建库后就可以在该设计库pCell中设计器件在CIW界面选择菜单项File→New Cellview,弹出窗口,按照要求填写与选择,点击按钮OK完成mypmos器件文件创建随后出现的界面就是版图编辑器窗口2N阱绘制：回到编辑窗口中,选择菜单项Create→Rectangle〔或工具栏Rectangle,或快捷键r,直接点击Hide按钮隐藏弹出窗口。

在编辑窗口移动鼠标,查看窗口菜单项上方的坐标显示,在位置〔0,0单击鼠标,向右上方拉伸至〔2.78,1.6再次单击,完成N阱绘制3在LSW界面点击下方Nimp条形栏,选中Nimp作为当前绘图层回到编辑窗口中,仍采用Rectangle形状进行绘制用同样方法绘制Pimp,此时完成注入区〔Nimp、Pimp的绘制4然后要进行Poly层制作在LSW窗口选中Poly,回到编辑窗口中,选择菜单项Create→Path〔或工具栏Path,或快捷键p,出现弹出窗口,宽度Width项填入0.18,即可进行Poly的绘制5最后应该绘制的是,Oxide、 两处 Metal1、三处Cont注意相应的坐标,切勿出错最后得到完整的PMOS绘图如下图4.2所示：图4.2 PMOS版图在版图编辑窗口,选中菜单项DesignàSave As…,将当前设计mypmos的PMOS版图另存于同一库中,并命名mynmos然后选中菜单项WindowàClose,关闭mypmos再在CIW窗口选中菜单项File→Open,以编辑方式打开mynmos版图在版图编辑器中,删去mynmos的Nwell图层；在保持几何尺寸不变的条件下,将原来Pimp图层改成Nimp, 将原来Nimp改为Pimp；其余的图层保持不变。

这样就得到了一个NMOS的版图,如下图4.3所示：图4.3 NMOS版图4.2pCell库器件参数化 1长度length和宽度width设置参数：这里对MOS器件所设的参数为管子长度length和宽度width首先在CIW中选菜单项File→Open,以编辑方式打开mypmos版图,开始进行参数设置在版图编辑器窗口,选菜单项Tools→Pcell,则在编辑器中多出一菜单项Pcell先进行宽度参数设定选菜单项Pcell→Stretch in Y…启动命令,然后移动鼠标在点〔-0.15,0.8附近单击一下,会看到一条以单击点为起点的水平直线,向右拉伸,穿过三个cont,在点〔3,0.8附近双击鼠标〔仍可用Backspace取消前一单击点,出现弹出Y向拉伸参数窗口,并参照图示填写、选择相关容,点击按钮OK完成设定2编译：设定width参数后,要进行编译：Pcell →Compile→To Pcell,在弹出窗口中选择transistor,并按钮OK完成设置〔只在第一次编译中出现编译完后就要实际验证一下在CIW窗口,选择菜单FileàNewàCellview,任意命名一个cell〔单元,比如pcellTest,主要。