总述
在这一次实验里,我学习了电路模拟的基本办法,具体而言是virtuoso和hspice,还有custom waveform软件基本功能的使用,达到了通过电路模拟验证延迟,验证功耗,验证逻辑功能的目的。
反相器的设计:
反相器是可以将输入信号的相位反转180度的电路元件,可以用很多种方法实现。参考教材:
采用最右侧的CMOS反相器结构,在virtuoso里新建lib和cellview,通过引入其它库里的nmos和pmos进行绘制。
反相器电路图:
随后导出反相器的网表并加以激励信号等进行仿真,得到效果图如下所示。验证了反相器的功能。
三输入异或门:
由与非门构成。与非门由以下电路组成:二输入与非门构成二输入异或门,进一步构成三输入异或门。
对电路导出网表进行仿真,得到结果如下,基本验证了其三输入异或功能。
三输入与非门:
为译码器做铺垫。
结论:该三输入与非门功能完备,可以作为子器件在译码器电路中使用。
2-4译码器:
电路图:
由与非门和反相器组成,这两个元器件在之前已经创建、调试完毕,可以直接使用。
编写网表后:
功能验证
由spice中模拟电压输入语句对应以上输出波形可以看出,该元件顺利发挥了2-4译码器的功用,是正确的。
custom waveform的作用类似于示波器,可以观察波形并调用测量工具获得想知道的信息。
延迟时间
为了方便测定,自定义输入的电压信号从0.2开始到4.8为最高,此时以2.5为50%处。
上升延迟时间:输出信号下降到V50%的时间减去输入信号上升到V50%的时间,记为tpLH;
下降延迟时间:输出信号上升到V50%的时间减去输入信号下降到V50%的时间,记为tpHL。
综合使用measurement tools和光标进行测量。
C等效=0.1pF时,单个Y0~Y3的电容仿真为0.025pF.
由图可见,仅改变A0/A1时,tpLH=155.0pm,tpHL=4.97pm
仅改变片选时,tpLH=147pm,tpHL=22.4pm
C=1pF时,单个Y0~Y3的电容仿真为0.25pF.
仅改变A0/A1时,tpLH= 431pm,tpHL=87.4 pm
仅改变片选时,tpLH=435pm,tpHL=52.7pm.
电路功率
通过在网表中加入以下语句实现平均功耗的计算:
运行仿真后由下图可知,当等效电容为0.1pF时平均功耗为727.0943uW, 1pF时平均功耗为1.8402mF。
文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-446530.html
实验总结
在本次实验中,我对硬件编程和学习的重要工具:模拟仿真有了较为深入的理解。在使用Virtuoso的过程中,我对硬件设计的“层次”有了更深一步的理解。譬如我的三输入异或和2-4译码器,前者并未采用子器件的方式进行设计,导致最后呈现出的是令人难以一眼看明白构造对应的功能的晶体管,想要修正问题也很麻烦;但反观译码器的电路图,由于引用了子器件而格外清晰明确,且更方便看出其功能,也便于调试。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-446530.html
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