同步十进制加法计数器优化设计.doc

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1、物理科学与技术学院课程设计同步十进制加法计数器设计班 级:指导老师：学 生:扬州大学本科生毕业设计（论文）集成电路设计愈发成为现代高科技的基石，尤其是芯片设计，几乎所有的电子系统都需要芯片，而在芯片逻辑功能中，计数器就显得非常重要。市场上多数同步十进制计 数器多数采用JK触发器设计，而本设计采用 D型主从触发器构成的同步十进制加法计 数器。本设计米用8421BCD码的编码方式来表示一位十进制数。设计中米用 D型主从触 发器构成T触发器来设计基本逻辑电路单元。本设计使用 Microwind和Dsch软件完成 原理图和版图设计。采用D型主从触发器，优化了同或门电路，大大减少MOS管数量, 节省了版

2、图面积，提高芯片性能。关键词：同步十进制加法计数器Microwind Dsch D触发器 T触发器1扬州大学本科生毕业设计（论文）AbstractThe in tegrated circuit desig n in creas in gly becomes themoder n high tech the corn erst one, particularly the chip desig n, the n early all electr onic system n eedsthe chip, but in the chip logical function, the coun ter ap

3、pearsvery importa nt. I n the market the most synchroni zati on decade coun ter uses the JK trigger desig n most, but this desig n uses D main the synchroni zed decimal base additi on coun terwhich con stitutes from the trigger to compare the JK trigger to be possible to omit 80 MOS tubes.This desig

4、 n uses 8421BCD the code the en cod ing method to expressa decimal digit. In the design usesD main to constitute the T trigger from the trigger to design the basic logic circuit unit. This design uses Microwind and the Dsch software completes the schematic diagram and the domain design. Uses D main

5、from the trigger, optimized the same or gate electric circuit, reducesthe MOS tube quantity greatly, has savedthe domain area, enhances the chip performa nee.Keywords: Synchronized decimal base addition counter Microwind DschD trigger T trigger#扬州大学本科生毕业设计（论文）目录摘要 1Abstract 2第一章绪论 5一、集成电路的概念 5二、集成电路

6、发展历史 5三、集成电路分类 5（一）按器件结构类型分类 5（二）按集成度分类 5（三）按使用的基片材料分类 6（四）按电路的功能分类 6（五）按应用领域分类 6四、集成电路的设计 6（一）什么是集成电路设计 6（二）设计流程 6（三）设计方法 8第二章软件使用 9一、Microwind3.1 与 Dsch 2.0简介 9二、Microwind版图设计软件使用 9（一）进入 Microwind 9（二）实例：设计 CMO反相器 10三、Dsch原理图软件使用 14第三章同步十进制加法计数器设计 18一、同步十进制加法计数器设计思路 18（一）CMO电路的特点 18（二）设计分析 18（三）真值

7、表 19（四）驱动方程 19二、同步十进制加法计数器设计及仿真 20（一）传输门设计仿真 20（二）反相器设计仿真 22（三）D触发器的设计仿真 24（四）同或门设计仿真 25（五）由D触发器、同或门构成T触发器及其仿真 27（六）二输入与门设计及其仿真 28（七）AOA211设计仿真 30三、 同步十进制加法计数器模块设计优化 32（一）同或门设计优化仿真 32（二）T触发器设计优化仿真 34四、同步十进制加法计数器原理图构成及仿真 35（一）同步十进制加法计数器原理图： 35（二）同步十进制加法计数器原理图仿真 37（三）同步十进制加法计数器原理图仿真波形 39五、 生成版图以及版图仿真

8、39（一）生成版图 39（二）版图仿真 41第四章总结 42致谢 43参考文献 44附录I Microwind 一些重要功能 45附录U同步十进制加法计数器Verilog文件 493扬州大学本科生毕业设计（论文）第一章绪论如今，集成电路已经成为现代信息社会的基石，其应用已深入到科学，工业，农业 的各个领域，遍布人们生活的每一个角落集成电路设计和制造水平已经成为一个国家技 术发展水平的重要标志，其重要性已为人所共知。一、集成电路的概念集成电路（IC: Integrated Circuit）是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、 二极管等有源器件和电阻、电容、电感等无源器件，按照一定的电路互连，

9、集成在一 块半导体晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的 一种器件。集成电路的发明，大幅度地降低了电子产品成本，它们的尺寸奇迹般地减小，导 致了家用电子计算机和手机的出现，使从前专门机构才能购置的电子装置成为公众可 以使用的工具。 用集成电路制造的电子装置廉价、小巧、可靠、方便，令人们对电子 技术刮目相看，它们的应用迅速扩展到人类活动的众多领域，成为革新传统技术有力 的手段，有效地提高了人类活动水平。二、集成电路发展历史1904年，弗莱明发明了第一只电子二极管（真空二极管）标志着世界从此进入了电子 时代。1907年,德福雷斯特向美国专利局申报了真空三极管的发明专利，

10、使得电子管才成为实用的器件。1947年12月Bell实验室肖克莱、巴丁、布拉顿发明了第一只点接触金锗晶体管， 1950年肖克莱、斯帕克斯、迪尔发明单晶锗NPN结型晶体管。1952年5月英国皇家研究所的达默提出集成电路的设想。1958年德克萨斯仪器公司基尔比为首的小组研制出第一块由 12个器件组成的相移 振荡和触发器集成电路。这就是世界上最早的集成电路，也就是现代集成电路的雏形或 先驱。给电子产业带来了一场革命，并为无数的其它发明铺平了道路。2000年的10月 10日，七十七岁的杰克.基尔比（Jack S. Kilby）获得2000年的诺贝 尔物理学奖。三、集成电路分类根据集成电路的器件结构类型

11、，集成规模，使用的基片材料，电路的功能以及应用的领域，对集成电路分类的结果如下所示：（一）按器件结构类型分类按器件的结构类型，通常将其分为双极（Bipolar ）集成电路，金属氧化物半导体（MOS）集成电路,和双极MOS（ BiMOS）集成电路。（二）按集成度分类集成度是指在每个芯片包含的元器件的数目。按集成度可将集成电路分为：小规模集成电路（SSI），中规模集成电路（MSI）,大规模集成电路（LSI），特大规模集成 电路（ULSI）和巨大规模集成电路（GSI）。（三）按使用的基片材料分类根据制造集成电路的基片结构形式，可分为单片集成电路和混合集成电路两大类。单片集成电路是指所有的集成电路元器

12、件都制作在同一快半导体基片上。将厚膜和薄 膜电路，适当的有源元件和厚膜及薄膜电路无法实现的无源元件连接起来，封装在一 起完成一定的电路功能，这样的电路通常称为混合集成电路。（四）按电路的功能分类按电路的功能，通常将其分为数字集成电路，模拟集成电路和数模混合集成电路 三大类。（五）按应用领域分类按应用领域划分，集成电路可分为标准通用集成电路和通用集成电路。标准通用集成电路是指不同厂家都在同时生产的，用量极大的标准系列产品，如微处理器芯片， 存储器芯片，数字信号处理芯片。专用集成电路则是根据某种电子设备中特定的技术 要求而专门设计的集成电路，称为 ASIC （Application Specifi

13、c Integrated Circuits）。四、集成电路的设计（一）什么是集成电路设计根据电路功能和性能的要求，在正确选择系统配置、电路形式、器件结构、工艺方 案和设计规则的情况下，尽量减小芯片面积，降低设计成本，缩短设计周期，以保证全 局优化，设计出满足要求的集成电路。（二）设计流程IC有两种设计路线：自底向上（Bottom-up）和自顶向下（Top-down）。自底向上的设计路线应该说是整个IC发展的基本路线。即从工艺一开始，先进行 单元设计，在精心设计好各单元后逐步向上进行功能块，子系统设计直至最终完成整 个系统设计。对于大规模的系统设计，则采用自顶向下的设计方法。设计者首先需要进行行

14、为 设计，以确定芯片的功能，性能，拟采用的工艺以及允许的芯片面积和成本等；其次 进行结构设计，根据芯片的特点，将其分解为结构清晰、相互关系明确的子系统，这 些子系统可能包括模拟单元和数字系统。接着是把各子单元转化成逻辑图或电路图。 对模拟单元直接进行电路设计，对数字系统则先进行逻辑设计，确定逻辑正确后进一 步转化成电路图。无论是模拟电路还是数字电路，电路设计阶段是与设计选用的工艺 紧密相关的。设计者应该根据制造厂家提供的工艺参数，选择合适的器件模型和模拟 工具，以确定电路图是否满足设计要求。下一步就是将电路图转化成版图，即版图设计。与电路设计一样，版图设计也是 同工艺密不可分的。设计者必须按照

15、来自制造厂家的几何设计规则进行电路图的版图 设计。7扬州大学本科生毕业设计（论文）0计垂Q 系読釀高层纵综合7V时序分折、功耗讨析等I 越荘丽:f I 仿真t,1fI逻齢評疣石11jL邊辐颈卜“.网表 *,*-心“翳划诒版国检杳掩模版制作和芯片加工i芯片测试图1-1 IC设计的典型流程(三) 设计方法人们把集成电路设计方法分为全定制设计方法与半定制设计方法两大类。而半定制设计方法又可细分为五种不同的设计方法，集成电路设计人员可以根据不同的要求选择各种不同的设计方法。下面对各种设计方法作简要介绍。1、全定制设计方法(Full-Custom Design Approach )全定制是利用集成电路的

16、最基本设计方法(不使用现有库单元)，对集成电路中 所有的元器件进行精工细作的设计方法。全定制设计可以实现最小面积，最佳布线布局、最优功耗速度积，得到最好的电特性。该方法尤其适宜于模拟电路，数模混合电路以及 对速度、功耗、管芯面积、其它器件特性(如线性度、对称性、电流容量、耐压等)有 特殊要求的场合；或者在没有现成元件库的场合。特点：精工细作，设计要求高、周期长，设计成本昂贵。2、 半定制设计方法(Semi-Custom Design Approach)半定制设计方法又分成门阵列(GA Gate Array )法；门海(SOG Sea of Gates) 法；标准单元(SC: Standard

17、Cell )法；积木块(BB: Building Block )法；可编程 逻辑器件(PLD Programmable Logic Device )设计法。第二章软件使用、Microwind3.1 与 Dsch 2.0 简介Microwind是CMO集成电路物理层版图（Layout）设计和性能仿真软件，它包含数字 和模拟元件图库、版图编辑器、参数提取分析器及版图仿真器。使用这个软件可以十分 方便地进行IC版图设计教学，对于不具备大型IC设计软件的学生是十分有用的。Micro wind具有丰富的教学信息，例如，显示 PMOS口 NMO管的特性曲线、器件尺寸、工艺参数；电路中连接线的寄生参数；设计

18、者可以方便地调节所制定的模型参数，在屏幕上 直接观察模型对元件特性的影响，并交互显示辅助指导内容。Dsch2.0为原理图生成软件，提供了原理图的导入，验证，仿真等有效工具，具有 很大的使用价值。Dsch2.0还可以由原理图生成Verilog HDL方便实用。二、Microwind版图设计软件使用（一）进入 Microwind与Windows下的其他程序一样，软件安装以后，创建 Microwind目录，然后双击“Microwind ”图标就可以运行软件。如图2-1所示，主窗口由版图显示窗口、快捷图标 菜单、分层调色板等几部分组成。图2-1原理图设计窗口版图显示窗口中的网格以 入为单位，它通常固定

19、为光刻工技术中最小尺寸（沟道 长度）的一半。例如在 0.8 pm工艺中，入=0.4阿。（二）实例：设计CMOS反相器1绘图命令使用以CMOS反相器为例，通过绘制版图学习各种命令的使用。CMOS反相器包括个NMOS及一个PMOS晶体管（左下角），如图2-2所示。Q C =9拒三吉*皿11扬州大学本科生毕业设计（论文）图2-2元件添加命令图标为绘制矩形图标，图标 显示调色板。首先在调色板中选多晶硅层 （红 色），然后按以下步骤绘制版图：绘制硅栅矩形，先用鼠标点住选定的左上角，然后拖动至右下角。释放鼠标器，即得到一定尺寸的硅栅矩形图，应使得矩形宽度最小为2入，如图2-3所示。 按右图所示的比例继续绘

20、制硅栅层。#扬州大学本科生毕业设计（论文）图2-3硅栅层选择调色板中N+扩散层（绿色），按图5（下）绘制NMOS部分。选择调色板中P+扩散 层（绿色，斜线），按图2-4（上）绘制PMOS部分。#扬州大学本科生毕业设计（论文）#扬州大学本科生毕业设计（论文）图2-4添加扩散层#扬州大学本科生毕业设计（论文）选择调色板中N-阱层，在上图所示的P扩散层周围添置N阱，如图2-5所示图2-5添加N阱2、分层结构仿真点击图标，利用鼠标画一条待观察剖面的截线，屏幕上会显示相应的分层结构 图。3、接触窗孔及金属连接线版图中各层之间是通过SiO2薄层相互绝缘的，它们通过接触孔（Via）进行连接。Via 中灌注了

21、金属和扩散层材料，其尺寸由设计规程确定。Microwind提供各种预定义 Via图（调色板窗口上方），如图2-6所示。图2-6预定义Via图图中第一排第一个为金属-多晶硅接触孔，第二个为 N有源区接触孔，第三个为 P 有源区接触孔，第四个为金属1, 金属2之间的接触孔，第五个为不同金属之间的接 触孔。例如选择N+/金属接触，出现随光标移动的正方轮廓，将它固定在N+区。同样地，选择P+/金属接触将它固定在P+区。在调色板选择金属层1（蓝色），即可引出NMOS和PMOS的电极，如图所示。注意：图2-7中右上角所示连接Vdd。的接触点，使N区与高电平等电位。进入仿真器前，最后的任务是定义 Vdd、V

22、ss及输入和输出端。图 2-7 定义 Vdd、Vss4、性能模拟 在调色板上有一组仿真器图标，如图 2-8所示。I图2-8仿真器仍以上述反相器为例，首先将电源上部PMOS的一个P扩散层接 VDD，下部NMOS的一个N扩散区接Vss然后定义输入信号端及输出端。操作步骤如下：如上图所示，从左至右依次是电源 Vdd、地Ground、时钟Clock、加入脉冲Pulse可 视节点Node Visible。点击图时钟，再点击反相器公共栅区，则出现时钟设置对话框， 按要求设置脉冲宽度、周期、上升沿、下降沿等参数，以便了解预期的器件特性，如下 图所示。选择上图最右的图标，定义观察点。应注意，仅当附属的字体为斜

23、体时，方表示该功能被激活2-9所当定义版图输入和输出点时，所附带的字符是可更改的，常用的方法是在图示窗口中修改“ Enter the text name框的内容。注意：进行仿真之前，应先存储版图。进入仿真器后，可观察已定义点的电压波形、电 流波形及电压转移特性。13扬州大学本科生毕业设计（论文）#扬州大学本科生毕业设计（论文）图2-9仿真信号定义5、版图是否符合设计规程点击图标，设计规程校验器（DRC: Design Rule Checker扫描设计图，发现错 误即用高亮条显示错误性质。只有符合设计规程的版图才能进一步转为制造文件。6、参数分析选择Analysis/ Parametric An

24、alysis，以反相器为例，点击输出点，进人参数分析界 面，如图2-10所示。图2-10参数分析通过左下选择框，选择分析功耗、传输延时、显示频率。点击Start An alysis按钮,可给出相应的分析结果。7、保存单击唏 图标，保存版图文件，文件自动加上扩展名.Msk。8连线路径生成在版图设计中，金属连接线自动生成功能将大大节省设计者的时间。Microwind具有连接线自动生成及寄生参数分析功能。点击下图中对应图标底書，进入图2-11所示界面。选择所要求的条目，然后回到主 窗口，点击适当的位置，即得到连接线。图2-11定义金属连线三、Dsch原理图软件使用Dsch原理图软件使用较为简单，这里

25、仅通过设计一与非门来说明该软件的使用（一）打开Dsch2编辑器，单击工具栏右侧图标 Symbol Library ，打开元件库。如图2-12所示:图2-12版图编辑窗口E須| Xk事J唔0 口|口点d *EH M:ivanc：eci|m|-03pmosdrairdraindiTBin-0-nmoiBnmosource17扬州大学本科生毕业设计（论文）sauircE Source#扬州大学本科生毕业设计（论文）#扬州大学本科生毕业设计（论文）（三）E5 SJ source?ain.t?pm 口弓nfnosr-riOSI _ IE 如口1U1-&屈画堀四囲于占1口 1口 A出血d整* 叵IdHJF

26、He Edt Iniert View- Emulate tfelp Ypma s-aii dlrahi-ilrAiii图2-13 MOS管的调用按与非门逻辑连接电路图，并从库中调入电源，图2-14图2-14电源的调用（四）从库中调入两输入模块in 1，in2,连接至电路中作为输入端，调入一发光二极管作为输出端out，仿真时高电平发光二极管发光，低电平不发光，图2-15rirncisE diting wKa Start simulation，出现仿真图，点击in 1,in2矩形框中的部分会给in 1,in2不同的电平输入，红色填充表示高电平，没填充表示低电平。根据与非门的 逻辑输出也会跟着变化，

27、LED亮（红色）表示输出为高电平，不亮表示输出为低电 平，图 2-16，图 2-17。图2-16仿真输出“高电平”图2-17仿真输出低电平在Dsch工具栏中中还有很多操作时的快捷图标如复制，移动，删除，放大及一些 软件的常用操作，这里不再累赘说明。19扬州大学本科生毕业设计(论文)第二章同步十进制加法计数器设计当前社会早以进入数字化时代，数字化的信息处理技术极大的方便了人们的生活，而数字化离不开微电子行业的发展，从而离不开数字芯片的设计。在这些芯片中，都具 有要进行逻辑算数、计数等运算，进制计数器具有电路结构简单、运算方便等特点，但 日常生活中我们所接触的大部分都是十进制数，特别是当二进制数位

28、数较多时，阅读非常困难，所以有必要讨论十进制计数器。现在大多均采用JK触发器门电路来构成十进制计数器，然而事实上采用 D型锁存器构成的D型主从触发器来设计同步十进制加法 计数器可以大大减少芯片面积，减少延时，降低功耗，提高芯片性能。一、同步十进制加法计数器设计思路（一）CMO电路的特点CMO电路是指采用NMO与PMO对称设计的电路，利用NMO与PMO互补特性获得 良好的电路性能。CMO皈相器有以下优点：传输特性理想，过渡区比较陡。逻辑摆幅大，VOH=VVOL=0噪声容限很大。静态功耗很小。CMO反相器是利用p、n管交替通、断来获取输 出高、低电压的，而不象单管那样为保证 VOL足够低而确定p、

29、n管的尺寸，因此CMOS 反相器是无比（Ratio-Less）电路。CMOS相器的缺点：所用的MOST数量多，设计方式单一。（二）设计分析所有触发器的时钟控制端均由计数脉冲 CP输入，CP的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。应控制触发器的输入端，可将触发器接成 T触发器。当低位不向高位 进位时，令高位触发器的T= 0,触发器状态保持不变；当低位向高位进位时，令高位触 发器的T=1，触发器翻转，计数加1。在十进制计数体制中，每位数可能为 0、1 ,9十个数码中的任意一个，且逢十进一。根据计数器构成原理，必须有四个触发器的状态来表示一位十进制数的四位二进制 编码。而四位编码总共有十六个状态，

30、所以必须去掉其中六个状态。一般考虑去掉 10101111六个状态，即采用8421BCD码的编码方式来表示一位十进制数。(三) 真值表根据设计思路可列出同步十进制加法计数器的真值表如下表所示:序号十进制二进制1ooooo210001320010430011540100650101760110870111981000io91001(四) 驱动方程可根据由于本设计采用D型主从触发器构成的T触发器作为基本模块来设计电路，T出发器的逻辑状态特性以及上图所示的真值表得到如下的十进制计数器驱动方程:To = 1Ti = Q oQT2 = QoQT3 = QoQQ+QQ即：Q 0* = QoQ* = QoQ

31、Q + (Q oQ ) QQ = Q oQQ+ (Q oQ )Q2Q = (Q oQQ+QQ)Q3 +(QoQQ+QQ) Q二、同步十进制加法计数器设计及仿真注：版图设计中采用90nm工艺，电源电压为1.2v，共用到金属为3层。晶体管的尺寸 分别为：PMOS: width 0.6um length 0.1um ； NMOS: width 0.2um length 0.1um 。（一）传输门设计仿真构成基本逻辑单元的主要组成部分需要用到D型主从触发器，而D型主从触发器的电路设计当中应用到CMO传输门电路：1、COM传输门定义MOS器件在电路中可以做开关，而且是双向开关，即电流不仅能从一个方向传输

32、， 也可以从相反方向传输。这种起开关作用的MOS?也称为传输门。2、COM传输门结构CMO传输门由一个PMO管和一个NMO管并联而成，这种开关是指 P管的源（S） 和（N）管的漏（D）相连，P管的漏（D）和N管的源（S）相连，其原理图电路如图3-1 所示：图3-1传输门仿真电路3、COM传输门原理图仿真由仿真电路得到其原理图仿真波形如下，从波形图中可以看出：当 Enable为高电 平时，传输门导通，Dataln信号才能通过传输门，传输到输出端，使LED模拟灯管显示 红色（高电平）或者不显示（低电平）。原理图仿真波形如图3-2所示：23扬州大学本科生毕业设计（论文）图3-2传输门原理图仿真波形4

33、、COM传输门版图由原理图可生成传输门的版图如图 3-3所示:图3-3传输门版图5、COM传输门版图仿真根据版图，可以得到相应的版图仿真波形如图3-4所示:图3-4传输门版图仿真波形（二）反相器设计仿真构成基本逻辑单元的主要组成部分需要用到 D型主从触发器，而D型主从触发器的 电路设计当中应用到CMO反相器电路：1反相器定义反相器又称非门，它只是一个输入端的逻辑门电路。2、反相器结构CMOS反相器由一个PMO管和一个NMO管串联而成，其电路由图3-5所示。两个 MOS管的栅极（G相连，作为反相器的输入端；他们的漏（D）相连，作为反相器的输 出端；PMOS管的源（S）和衬底相连且接电源电压 Vd

34、d； NMOS管的源（S）和衬底相连且接地 （Vss）。当输入信号为“ 0”时，P管因栅源电压Vgs等于电源电压而导通，从而输出端到 匕为低阻电路；由于NMO管的栅源电压为0,低于它的开启电压，于是 N管截止，从 输出端到地（Ms）呈现高阻抗，因此输出电压近似等于 Vdd即输出为“ 1”电平。当输入 电压为“ 1”时，情况正好相反，P管截止而N管导通，输出电压为0。在上述两种逻辑状态下，总有一个MOST导通而另一个MOST截止，因此从电源到地的通路中，只有截 止MOSt的泄漏电流流过，这使 CMO反相器的静态功耗总是很低，其值等于电源电压和泄漏电流之积，为毫微瓦数量级。其原理图如图3-5所示:

35、,! W-0.5uI L=0_l2uPPW=u Ju1 L=O_12ui NNanti7777图3-5方向器原理图3、CMO反相器原理图仿真由原理图得到的原理图仿真波形如下图 3-6所示，从仿真波形中可以看出，电路正 常工作时，输出端电平与输入端电平相反，即输入高电平，则输出低电平，输入低电平， 则输出高电平。图3-6反相器原理图仿真4、CMO反相器版图由CMO反相器原理图可得到相应的版图如图 3-7所示:图3-7反相器版图5、CMO反相器版图仿真根据版图可得到相应的版图仿真波形如图 3-8所示:图3-8反相器版图仿真波形（三）D触发器的设计仿真由D型锁存器构成的D型主从触发器是由传输门和反相

36、器构成的，前面已经设计 了传输门和反相器，下面自然可以利用已经设好的电路构成D型主从触发器。1、D型主从触发器工作原理在CMO电路中，经常采用CMO传输门组成电平触发D触发器，如图3-9所示。该 D型主从触发器由两个背靠背的锁存器构成，分别称为主和从。时钟信号CP为高时，主 触发器读取数据，同时，中间反相器确保从触发器为低电平，使其保持稳定输出。时钟 信号CP为低电平时，从触发器时钟信号为高电平，数据直接传递，且主触发器给从触 发器稳定输入，CP信号再次为高时，从触发器会在主触发器的值改变前保存数据。Du I2UDm haulv：njCLKWZCu-Ou12uW-2 &u12uL-D I2uI

37、W=1.fiuTL=Q.12uw=2.0m-L=0 1211L,.W=2.Dki(1=0.120W=2.Qu厂f副冷-伽II L=41.12jW=2.0u TOTTZulw=i.du Jw=fTL=D.1?u T L=Q.1图3-9 D型主从触发器原理图2、D型主从触发器原理图仿真根据D型主从触发器原理图可以得到其仿真波形如图 3-10所示，从图中可以看出, 电路存在一定的延时，但波形逻辑没有错误，属于正常现象。由于软件本身问题，在每 一周期末，均存在一小段时间电平不确定的不定状态，经分析，并不影响整个设计的逻 辑运算表达图3-10 D型主从触发器原理图仿真波形3、D型主从触发器版图由D型主从

38、触发器的原理图可以得到相应版图，如图3-11所示:图3-11 D型主从触发器版图4、D型主从触发器版图仿真根据版图可以得到D型主从触发器版图仿真波形如图 3-12所示:图3-12 D型主从触发器版图仿真波形（四）同或门设计仿真在用D型主主从触发器构成T触发器时，需要用到同或门。1、同或门原理当输入信号相同时，输出为高电平，当输入信号不相同时，输出为低电平。在COMS 电路设计中，上拉管和下拉管分别对偶。以下拉管为例，当NMO管并联时，表示“或”的关系，当NMO管串联时，表示“且”的关系。而上拉管刚好相反。据此，由逻辑表 达式可以得到同或门的原理图如图 3-13所示：图3-13同或门原理图2同或

39、门原理图仿真根据原理图可以得到其原理图仿真波形如图3-14所示。从图中可以看出电路设计逻辑结果正确，即，信号输入相同时，输出为高电平，信号输入不相同时，输出为低电 平。图3-14同或门原理图仿真波形3、同或门版图由同或门原理图可以得到相应的版图如图3-15所示：nmos口n口CiEi rI -J3I V _f3 El一 Wi- nn匚弓 wF rnncpmosjwZ 卩 rngid 就*pinus rnoE wT叮口伽云卜属H吕l：i图3-15同或门版图4、同或门版图仿真根据同或门版图可以得到相应的版图仿真波形如图3-16所示:图3-16同或门版图仿真波形（五）由D触发器、同或门构成T触发器及

40、其仿真根据设计思路，本步应该由设计好的逻辑电路构成 T触发器1、T触发器原理当控制信号T为“1”时，每来一个时钟信号，它的状态就翻转一次；而当T为“0” 时，时钟信号到达后，他的状态保持不变，具备这种逻辑功能的触发器称为 T触发器。 由D型主从触发器逻辑功能以及同或门的逻辑特性，可以按照下图 3-17连接方式，连 接构成T触发器图3-17 T触发器原理图2、T触发器原理图仿真由T触发器原理图可以得到相应的原理图仿真波形如图3-18所示，从波形中可以看出，当T为高电平时，输出信号随着时钟信号不断翻转，当T为低电平时，输出信号31扬州大学本科生毕业设计（论文）保持不变图3-18 T触发器原理图仿真

41、波形3、T触发器版图由T触发器的原理图可以得到相应的版图如图3-19所示:图3-19 T触发器版图4、T触发器版图仿真根据版图可以得到相应的版图仿真波形如图3-20所示:图3-20 T触发器版图仿真波形33扬州大学本科生毕业设计（论文）#扬州大学本科生毕业设计（论文）（六）二输入与门设计及其仿真LED显示红色；当两个输入端1、二输入与门结构当两个输入端的信号均为高电平时，输出为高电平,存在一个或两个均为低电平时，输出即为低电平，LED不显示颜色。在COM电路设计中, 上拉管和下拉管分别对偶。以下拉管为例，当NMOS!并联时，表示“或”的关系，当NMO管串联时，表示“且”的关系。而上拉管刚好相反

42、。据此，由逻辑表达式可以得到 二输入与门的原理图如图3-21所示：图3-21与门原理图2、二输入与门原理图仿真根据二输入与门原理图，可以得到相应的原理图仿真波形如图 3-22所示。从图中 可以看出当两个输入端的信号均为高电平时， 输出为高电平；当两个输入端存在一个或 两个均为低电平时，输出即为低电平。该特性符合与门逻辑特性。图3-22与门原理图仿真波形3、二输入与门版图根据原理图可得到相应的板梯如图 3-23所示：图3-23与门版图4、与门版图仿真根据版图可以得到相应的版图仿真波形如图3-24所示:fez如何rraH3FH10 aSiapip*)|0.亦D1.Tlrr0najr Frsqiwn

43、cyAn I口弓 aimuIartiori 口F GjCEKjacfi; iMiur&winHiAnT2.M jK _=111. FFTTiinn Scaia- |ZrB 刁D1：pl3y L Elets?&di口时丹皿门 F- ana.图3-24与门版图仿真波形（七）A0A211设计仿真1、AOA211原理图设计在COM电路设计中，上拉管和下拉管分别对偶。以下拉管为例，当NMO管并联时, 表示“或”的关系，当NMO管串联时，表示“且”的关系。而上拉管刚好相反。据此， 由逻辑表达式可以得到 A0A211的原理图如图3-25所示：35扬州大学本科生毕业设计（论文）#扬州大学本科生毕业设计（论文）- JT iL-a 12uW! 1 址 L-C IZUW-7 4V -I2Ul_-D UuL-n. 12uL-CI. 12u#扬州大学本科生毕业设计（论文）#扬州大学本科生毕业设计（论文）图3-25 A0A211原理图2、A0A21原理图仿真由原理图可以得到相应的原理图仿真波形如图3-26所示:#扬州大学本科生毕业设计（论文）#扬州大学本科生毕业设计（论文）3、A0A211版 图根据原理图图可以得到对应的版图如图3-27所示:I#扬州大学本科生毕