集成电路设计-3-8译码器设计.doc

《集成电路设计实践》报告

题目： 3-8译码器设计
院系： 自动化学院电子工程系
专业班级： 微电121班
学生学号： 3120433026
学生姓名： 赵政
指导教师姓名： 王凤娟 职称： 讲师
起止时间： 2015-12-21--2016-1-8
成绩：

1 集成电路设计的流程
图1-1是使用Tanner Pro进行一个完整的集成电路设计的流程。先用S-Edit编辑出将要设计的电路图，再将该电路图输出成SPICE文件，用T-Spice模拟结果，如果模拟结果有错误，再回到S-Edit检查电路图，如果T-Spice模拟结果无错误，则用L-Edit进行布局设计。用L-Edit进行布局图设计后要用DRC做设计检查规则，如果违反设计规则，则修改布局图，直到设计规则检查无错误为止。将验证过的布局图转化为SPICE文件，再利用T-spice模拟，如有错误，再回到L-Edit修改布局图。最后利用LVS将电路图输出的SPICE文件与布局图转化的SPICE文件进行对比，若对比结果不相等，则回去修正L-Edit或者S-Edit的图，直到LVS验证无错误后。

图1-1 集成电路设计的流程
2 3-8译码器设计思路
2.1 3-8译码器基本原理
3-8译码器的输入是3个脚,输出是8个脚。用高低电平来表示输入和输出。输入是二进制。3只脚也就是3位二进制数。输入可以3位二进制数。3位二进制最大是111 也就是8。输出是8个脚，表示10进制。是根据输入的二进制数来输出。如果输入是101 那么就是第5只脚高电平，表示二进制数是5。 其实
3-8译码器的功能就是把输入的3位2进制数翻译成10进制的输出。

这样就可以设计出3-8译码器。下面是3-8译码器的真值表
表2-1 3-8译码器真值表

2.2 3-8译码器原理图
根据3-8译码器设计要求，得到相应的电路原理图，如图2-3所示。

图2-2 3-8译码器电路图
3 3-8译码器电路设计
本次设计中，3-8译码器是由一个NAND3、8个NAND4、3个INV等模块构成。以下将对这些组成模块的电路原理图以及仿真情况做详细分析，以及对3-8译码器的原理图和仿真作出分析。
3.1 3输入与非门（NAND3）的电路图及其仿真
在S-Edit的电路设计模块中画出3输入与非门的晶体管级电路图，如下图3-5所示，其中A、B、C为输入端信号，Y为输出信号。

图3-1 NAND3电路图
利用T-Spice对设置好的SPICE文件进行仿真，NAND3的仿真输出模拟波形如图3-2所示。

图3-2 NAND3仿真图
图3-8从下到上的信号依次为A、B、C、Y，由NAND3仿真波形图可知，当输入端信号A、B、C中含有低电平时，输出Y为高电平。只有当A、B、C都为高电平时，输出Y才为低电平。符合3输入与非门的的逻辑功能，从而验证了NAND3电路设计的正确性。
3.2 反相器（INV）的电路图及其仿真
在S-Edit中的电路设计模块中画出反相器（INV）的电路图，如图3-3所示，其中A为输入端信号，Y为输出端信号。

图3-3 INV电路图
根据加载后的SPICE文件，用T-Spice生成INV的仿真波形图，如图3-4所示。

图3-4 INV仿真波形图
图3-4从下到上的信号依次为输入信号A、输出信号Y，当输入信号A为高电平时，输出信号Y为低电平。当输入信号A为低电平时，输出信号Y为高电平。起到逻辑非的功能，从而实现反相器的功能。根据仿真可以看出INV电路设计的正确性。
3.3 3-8译码器电路图及其仿真
根据已经设计的模块，在S-Edit中的电路设计模块下画出3-8译码器的电路图，如图3-5所示。其中A0，A1，A2为输入信号，S1，S2，S3是使能端，Y0，Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7 为输出信号。

图3-5 3-8译码器电路图

由3-8译码器的电路图生成SPICE文件，用T-Spice打开生成的该电路生成的SPICE文件，对SPICE文件进行设置，包括加载包含文件、设定电源电压、设定输入信号、分析设定以及输出设定。设置的SPICE语句如图3-6所示。

.lib "D:\任务2\ic_techfiles\cz6h+_v20.lib" tt
* SPICE netlist written by S-Edit Win32 7.03
* Written on Jan 8, 2016 at 19:35:39

* Waveform probing commands
.probe
options probefilename="D:\任务2\zhaozheng.dat"
+ probesdbfile="D:\任务2\zhaozheng.sdb"
+ probetopmodule="Module0"

* Main circuit: Module0
M1 Y0 N69 N73 N73 NENH L=0.35u W=2u
M2 N73 N13 N72 N72 NENH L=0.35u W=2u
M3 N72 N9 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M4 N59 N10 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M5 N60 N13 N59 N59 NENH L=0.35u W=2u
M6 Y1 N69 N60 N60 NENH L=0.35u W=2u
M7 N66 N9 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M8 N67 N14 N66 N66 NENH L=0.35u W=2u
M9 Y2 N69 N67 N67 NENH L=0.35u W=2u
M10 N51 N10 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M11 N52 N14 N51 N51 NENH L=0.35u W=2u
M12 Y3 N69 N52 N52 NENH L=0.35u W=2u
M13 N42 N9 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M14 N43 N13 N42 N42 NENH L=0.35u W=2u
M15 Y4 N39 N43 N43 NENH L=0.35u W=2u
M16 N35 N10 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M17 N36 N13 N35 N35 NENH L=0.35u W=2u
M18 Y5 N39 N36 N36 NENH L=0.35u W=2u
M19 N26 N9 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M20 N27 N14 N26 N26 NENH L=0.35u W=2u
M21 Y6 N39 N27 N27 NENH L=0.35u W=2u
M22 N21 N10 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M23 N22 N14 N21 N21 NENH L=0.35u W=2u
M24 Y7 N39 N22 N22 NENH L=0.35u W=2u
M25 N69 A2 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M26 N39 N69 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M27 N13 A1 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M28 N14 N13 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M29 N9 A0 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M30 N10 N9 Gnd Gnd NENH L=0.35u W=2u
M31 Y0 N69 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M32 Y0 N13 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M33 Y0 N9 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M34 Y1 N69 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M35 Y1 N13 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M36 Y1 N10 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M37 Y2 N69 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M38 Y2 N14 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M39 Y2 N9 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M40 Y3 N69 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M41 Y3 N14 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M42 Y3 N10 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M43 Y4 N39 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M44 Y4 N13 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M45 Y4 N9 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M46 Y5 N39 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M47 Y5 N13 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M48 Y5 N10 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M49 Y6 N39 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M50 Y6 N14 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M51 Y6 N9 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M52 Y7 N39 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M53 Y7 N14 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M54 Y7 N10 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M55 N69 A2 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M56 N39 N69 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M57 N13 A1 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M58 N14 N13 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M59 N9 A0 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
M60 N10 N9 Vdd Vdd PENH L=0.35u W=4u
v61 A1 Gnd pulse(0.0 5.0 2n 2n 2n 100n 200n)
v62 A2 Gnd pulse(0.0 5.0 2n 2n 2n 200n 400n)
v63 A0 Gnd pulse(0.0 5.0 2n 2n 2n 50n 100n)
* End of main circuit: Module0
VVDD VDD GND 3.3
.tran/op 1n 1000n method=bdf
*.print tran v(A0) v(A1) v(A2)
.print v(Y0) v(Y1) v(Y2) v(Y3) v(Y4) v(Y5) v(Y6) v(Y7)
.end
根据上述网表文件，仿真结果为：

根据加载后的SPICE文件，生成仿真波形图如图3-11所示。

图3-6 3-8译码器功能仿真图
图3-6从下到上依次为Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 C，其中Y7和AB重叠了。由图可以看出根据ABC输入000 001 010 011 100 101 110 111八种情况输出Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7八种结果。
4 3-8译码器版图设计及其仿真
4.1 3输入与非门（NAND3）的版图设计与仿真
根据3-5所示的NAND3电路图，在L-Edit中画出NAND3的版图如图4-4所示，其中A、B、C为输入端信号，Y为输出端信号。

图4-1 NAND3版图
根据NAND3版图提取出SPICE文件，用T-Spice打开该版图所生成的SPICE文件，对SPICE文件进行设置，包括加载包含文件、设定电源电压、设定输入信号、分析设定以及输出设定。设置的SPICE语句如图4-5所示。

图4-2 设置的SPICE语句
根据设置后的SPICE文件，得到如图4-6所示的NAND3仿真波形图。

4-3 NAND3版图仿真波形图
图4-6从上到下依次为A、B、C、Y，由NAND3的版图仿真波形图可知：当输入信号A、B、C中含有低电平时，输出Y为高电平；只有当A、B、C都输入高电平时，输出才为低电平。与NAND3的电路仿真波形图的结果以及3输入与非门的逻辑功能对比可知，NAND3版图设计是正确的。

4.2 反相器（INV）的版图设计与仿真
根据反相器的电路图在L-Edit中画出版图，如图4-10所示。其中A为输入端信号，Y为输出端信号。

4-4 INV版图
从INV版图中提取出SPICE文件，用T-Spice软件打开生成的该电路生成的SPICE文件。对SPICE文件进行设置，包括加载包含文件、设定电源电压、设定输入信号、分析设定以及输出设定。设置的SPICE语句如图4-11所示。

图4-5 INV中设置的SPICE语句
利用T-Spice对设置好的INV的SPICE文件进行仿真，INV的仿真波形图如图4-12所示。

4-6 INV版图仿真波形图
图4-12的仿真波形文件中从下到上依次为A、Y。当输入信号A为高电平时，输出信号Y为低电平；当输入信号A为低电平时，输出信号Y为高电平。比较反相器的版图与电路图的仿真波形图可知，该反相器的版图设计的正确性。
4.3 3-8译码器版图及仿真
根据图设计的译码器电路图和已有的版图模块在L-Edit中编辑3-8译码器的版图，如图4-7所示。

图4-7 3-8译码器的版图
在图4-7中M为加减法控制信号，CP为时钟脉冲信号，CLR为清零信号，Z为进位/借位端信号，Q3、Q2、Q1为输出信号，Q3为最高位，Q1为最低位。
对该版图进行DRC检查，其结果报告如图4-8所示。

图4-8 yimaqi 的DRC检查结果
从yimaqi的DRC检查结果中可以看出yimaqi版图在设计规则方面的正确性。
从yimaqi版图提取出SPICE文件，在SPICE文件中加入设置，包括加载包含文件、设定电源电压、设定输入信号、分析设定以及输出设定。加载的设置如图4-9所示。

图4-9 yimaqi设置的SPICE语句
通过T-Spice仿真，得到JISHUQI版图仿真波形文件如下图4-10所示。

图4-10 3-8译码器版图仿真波形图
从下到上依次为Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 C，其中Y7和AB重叠了。由图可以看出根据ABC输入000 001 010 011 100 101 110 111八种情况输出Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7八种结果。比较3-8译码器的电路仿真波形文件和版图仿真波形文件可知，3-8译码器版图设计的逻辑功能与电路设计的逻辑功能相符合，该版图实现了3-8译码器的功能。

5 LVS对比
版图绘制完后，除需要通过设计规则检查（DRC）外，还要与原理图进行对比，以检查在版图中实际形成的电路的与原理图中的电路（即需要的电路）是否一致。对该设计的LVS对比如图5-1所示。

图5-1 LVS对比结果报告
由图5-1所示的LVS对比报告没能相同，可能是因为某些地方设置没有完全匹配。

设计总结
最终能够顺利的完成了38译码器的原理图以及版图设计，这期间我不仅向老师请教设计过程中遇到的难题，也和同学相互研究讨论，通过本次课程设计，我再次复习了所学的知识，把数字电子技术同版图设计相结合，对三输入与非门以及Tanner 软件的运用有了一个比较完整的认识和了解，并系统的掌握了设计的过程和方法。在设计中的每一步，我都做了认真的考虑，在这样点滴考虑与思量过程中，更清晰了解整个设计过程。对Tanner 软件的各种操作也比较熟练了。通过这次设计我学到了很多知识。
在这次课程设计过程中，要感谢王老师在课程设计上给予我的帮助，提供给我的支持与建议，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，让我能把课程设计做得更加完善。课程设计这些东西是无法在平时上课的过程中学到的，实践出真知，只有在实践中我们才能更好的学到东西，从而学习更多实用的东西。

1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究
2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究
3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究
4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制
5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究
6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器
7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究
8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现
9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统
10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究
11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究
12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发
13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制
14. 基于单片机的自动找平控制系统研究
15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发
16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发
17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现
18. 一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制
19. 基于双单片机冲床数控系统的研究
20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制
21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制
22. 基于单片机的软起动器的研究和设计
23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究
24. 基于单片机的机电产品控制系统开发
25. 基于PIC单片机的智能手机充电器
26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究
27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究
28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制
29. 基于微型光谱仪的单片机系统
30. 单片机系统软件构件开发的技术研究
31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制
32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制
33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用
34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制
35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制
36. 基于单片机的数字磁通门传感器
37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究
38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究
39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制
40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪
41. 基于单片机的电机运动控制系统设计
42. Pico专用单片机核的可测性设计研究
43. 基于MCS-51单片机的热量计
44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站
45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究
46. 基于单片机的轮轨力检测
47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现
48. 基于单片机的电液伺服控制系统
49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制
50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究
51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究
52. 单片机控制的后备式方波UPS
53. 提升高职学生单片机应用能力的探究
54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究
55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究
56. 基于单片机的多通道数据采集系统
57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制
58. 基于单片机的红外测油仪的研究
59. 96系列单片机仿真器研究与设计
60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造
61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现
62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制
63. 基于单片机的气体测漏仪的研究
64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器
65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究
66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计
67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计
68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统
69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统
70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究
71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践
72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现
73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统
74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究
75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统
76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究
77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用
78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究
79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究
80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发
81. 基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究
82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究
83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现
84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究
85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现
86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现
87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统
88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用
91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现
101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现
103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制
104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究
105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计
106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究
107. 单片机实现的寻呼机编码器
108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究
109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究
110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究
111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制
112. PIC单片机在空调中的应用
113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！
项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！
单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！

19