CMOS反相器的电路仿真及其工艺模拟和版图设计
CMOS反相器的电路仿真及其工艺模拟和版图设计
摘要：CMOS技术自身的巨大发展潜力是IC高速持续发展的基础。集成电路制造水平发展到深亚微米工艺阶段，CMOS的低功耗、高速度和高集成度得到了充分的体现。本文主要通过简单的介绍基于Cadence的CMOS反相器的电路仿真和版图设计及基于SILV ACO的CMOS反相器的工艺仿真，体现了集成电路CAD 的一种基本方法和操作过程。
关键词：CMOS反相器、Cadence、SILV ACO、仿真、工艺、版图
0引言：
电子技术的发展使计算机辅助设计（CAD）技术成为电路设计不可或缺的有力工具。国内外电子线路CAD软件的相继推出与版本更新，是CAD技术的应用渗透到电子线路与系统设计的各个领域，如电路图和版图的绘制、模拟电路仿真、工艺模拟与仿真、逻辑电路分析、优化设计、印刷电路板的布线等。CAD 技术的发展使得电子线路设计的速度、质量、精确度得以保证。顺应集成电路发展的要求，集成电路CAD，确切地说是整个电子设计自动化必须要有更大的发展。随着集成电路与计算机的迅速发展，以CAD为基础的EDA技术一渗透到电子系统和专用集成电路设计的各个环节。一个能完成比较复杂的VLSI设计的EDA系统一般包括10~20个CAD工具，涉及从高层次数字电路的自动综合、数字系统仿真、模拟电路仿真到各种不同层次的版图设计和校验工具，完成自顶向下的VLSI设计的各个环节和全部过程。
为满足日益增大的信息处理能力的需求，主要从实现图形最小尺寸的工艺精度和提高单位面积晶体管数目的集成度两个方面来努力，还要综合考虑满足电路功能以及工作频率和功耗的性能指标。CMOS技术自身的巨大发展潜力是IC高速持续发展的基础。集成电路制造水平发展到深亚微米工艺阶段，CMOS的低功耗、高速度和高集成度得到了充分的体现。
1基于Cadence的CMOS反相器的设计：
1.1 Cadence简介：
Cadence是一个大型的EDA软件，它几乎可以完成电子设计的方方面面，包括ASIC设计、FPGA设计和PCB板设计。与众所周知的EDA软件Synopsys 相比，Cadence的综合工具略为逊色。然而Cadence在仿真电路图设计自动布局布线、版图设计及验证等方面却有着绝对的优势。Cadence与Synopsys的结合可以说是EDA设计领域的黄金搭档。
1.2电路仿真：
1.2.1绘制原理图及生成symbol：
打开Cadence 软件，在打开的窗口中，选择File->New->Library，设置Library Name为my_lib（自定义），然后OK，选择Compile a new techfile->OK。
创建视图单元/原理图（cell view）：在主窗口中Tools->Library Manager，在Library中单击my_lib(刚才建立的新库），在Library Manager 窗口，然后选择File->New->Cell View，设置Cell Name为inv，View Name为Schematic，Tool 为Composer-Schematic，点击OK ，弹出Schematic Editing的空白窗口。在窗口中绘制原理图如图1，然后生成其symbol如图2。
图2 CMOS反相器symbol
图1 CMOS反相器原理图
1.2.2波形仿真：
电路图如图3，仿真波形如图4，从波形中可看出，CMOS反相器具有良好的工作特性。
图
3CMOS
图3仿真电路图
1.3Layout版图设计：图4 CMOS仿真波形
关闭所有的窗口后，重新进入Cadence
选中my_lib库，file- new- cell view 在出现的对话框中cell name 为pmos ,将tool 改为virtuoso ,则view name 也会相应的改变。
根据版图设计规则绘制CMOS版图，得到如图5所示的版图。
图6 CMOS结构图
图5 CMOS反相器版图
2基于SILV ACO的CMOS工艺仿真
2.1 SILV ACO简介
SILVACO研发的技术计算机辅助设计TCAD仿真软件处于业界领导地位。TCAD软件包被遍布全球的半导体厂家用于半导体器件和集成电路的研究和开发、测试和生产中。SILVACO还是Spice参数提取软件和模拟电路仿真软件SmartSpice的主要提供商。SILVACO与世界上先进的高科技厂商和大学合作，为半导体市场提供最新的技术和工艺。
SILVACO提供了TCAD 驱动的的CAD环境，这套完整的工具使得物理半导体工艺可以给所有阶段的IC设计提供强大的动力：工艺仿真和器件仿真；SPICE 模型的生成和开发；互连寄生参数的极其精确的描述；基于物理的可靠性建模以及传统的CAD。所有这些功能整合在统一的框架，为工程师在完整的设计中任何阶段中所做更改而导致的性能、可靠性等效果，提供直接的反馈。
2.2工艺流程：P阱硅栅CMOS反相器的工艺流程
（1）光刻1：阱区光刻，刻出阱区注入孔;
（2）阱区注入及推进，形成阱区；
（3）去除SiO2，长薄氧，长Si3N4;
（4）光刻2：有源区光刻，刻出P管、N管的源、漏和栅区；
（5）光刻3：N管场区光刻，刻出N管场区注入孔；
N管场区注入，以提高场开启，减少闩锁效应及改善阱的接触；
（6）长场氧，漂去SiO2和Si3N4，然后长栅氧；
（7）光刻4：P管区光刻；P管区注入，调节PMOS管的开启电压，然后长多晶；
（8）光刻5：多晶硅光刻，形成多晶硅栅及多晶硅电阻；
（9）光刻6：P+区光刻，刻去P管区上的胶；
P+区注入，形成PMOS管的源、漏区及P+保护环；
（10）光刻7：N+区光刻，刻去N+区上的胶；
N+区注入，形成NMOS管的源、漏区及N+保护环；
(11)长PSG；
（12）光刻8：引线孔光刻。可在生长磷硅玻璃后先开一次孔，然后在磷硅玻璃回流及结注入推进后再开第二次孔；
（13）光刻9：铝引线光刻；
（14）光刻10：压焊块光刻。
CMOS的结构图如图6所示。
2.3工艺仿真：
进入SILV ACO软件，逐步进行操作，最后能生成CMOS反相器的结构，可以从中提取器件参数，可以仿真得到一些想要研究和验证的曲线。
3结语：
当前的IC设计必须依靠计算机软件来完成，集成电路CAD设计IC从设计到制造、测试的各个环节，因此通过集成电路CAD的学习，就可以系统地了解IC设计所需的知识。对工程技术人员来说，集成电路CAD也是最快捷地运用软件工具实现IC设计的重要途径，IC设计人才的培养必须从集成电路CAD的学习开始。本文主要通过简单的介绍基于Cadence的CMOS反相器的电路仿真和版图设计及基于SILV ACO的CMOS反相器的工艺仿真，体现了集成电路CAD
的一种基本方法和操作过程。
参考文献
[1] 张兴，黄如，刘晓彦.微电子学概论（第二版）.北京大学出版社，2005.6
[2] 李冰.集成电路CAD与实践.电子工业出版社，2010.1
[3] 朱正涌.半导体集成电路.清华大学出版社，2001.1
集
成
电
路
C
A
D
课
程
设
计班级：电科08-1班
学号：04081400
姓名：
CMOS反相器电路版图设计与仿真
CMOS反相器电路版图设计与仿真 姓名：邓翔 学号：1007010033 导师：马奎 本组成员：邓翔石贵超王大鹏
CMOS反相器电路版图设计与仿真 摘要：本文是基于老师的指导下，对cadence软件的熟悉与使用，进行CMOS反相器的电路设计和电路的仿真以及版图设计与版图验证仿真。 关键字：CMOS反相器；版图设计。 Abstract:This article is based on the teacher's guidance, familiar with cadence software and use, for CMOS inverter circuit design and circuit simulation and landscape and the landscape design of the simulation. Key word:CMOS inverter;Landscape design. 一引言 20世纪70年代后期以来，一个以计算机辅助设计技术为代表的新的技术改革浪潮席卷了全世界，它不仅促进了计算机本身性能的进步和更新换代，而且几乎影响到全部技术领域，冲击着传统的工作模式。以计算机辅助设计这种高技术为代表的先进技术已经、并将进一步给人类带来巨大的影响和利益。计算机辅助设计技术的水平成了衡量一个国家产业技术水平的重要标志。 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助知识劳动者进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果的一种技术。它是综合了计算机科学与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学科。计算机辅助设计技术的发展是与计算机软件、硬件技术的发展和完善，与工程设计方法的革新紧密相关的。采用计算机辅助设计已是现代工程设计的迫切需要。 电子技术的发展使计算机辅助设计(CAD)技术成为电路设计不可或缺的有力工具。国内外电子线路CAD软件的相继推出与版本更新，是CAD技术的应用渗透到电子线路与系统设计的各个领域，如电路图和版图的绘制、模拟电路仿
模拟电路课程设计心得体会
模拟电路课程设计心得 体会 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
精选范文:《模拟电路》课程设计心得体会(共2篇)本学期我们开设了《模拟电路》与《数字电路》课，这两门学科都属于电子电路范畴，与我们的专业也都有联系，且都是理论方面的指示。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在本学期暨模电、数电刚学完之际，紧接着来一次电子电路课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对电子电路的任职，而且还及时、真正的做到了学以致用。这两周的课程设计，先不说其他，就天气而言，确实很艰苦。受副热带高气压影响，江南大部这两周都被高温笼罩着。人在高温下的反应是很迟钝的，简言之，就是很难静坐下来动脑子做事。天气本身炎热，加之机房里又没有电扇、空调，故在上机仿真时，真是艰熬，坐下来才一会会，就全身湿透，但是炎炎烈日挡不住我们求知、探索的欲望。通过我们不懈的努力与切实追求，终于做完了课程设计。在这次课程设计过程中，我也遇到了很多问题。比如在三角波、方波转换成正弦波时，我就弄了很长时间，先是远离不清晰，这直接导致了我无法很顺利地连接电路，然后翻阅了大量书籍，查资料，终于在书中查到了有关章节，并参考，并设计出了三角波、方波转换成正弦波的电路图。但在设计数字频率计时就不是那么一帆风顺了。我同样是查阅资料，虽找到了原理框图，但电路图却始终设计不出来，最后实在没办法，只能用数字是中来代替。在此，我深表遗憾!这次课程设计让我学到了很多，不仅是巩固了先前学的模电、数电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得到拓展。希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些!
反相器的设计与仿真
0.18umCMOS反相器的设计与仿真 2016311030103 吴昊 一.实验目的 在SMIC 0.18um CMOS mix-signal环境下设计一个反相器， 使其tpHL二tpLH,并且tp越小越好。利用这个反相器驱动2pf电容, 观察tp。以这个反相器为最小单元，驱动6pf电容，总延迟越小越好。制作版图，后仿真，提取参数。 二.实验原理 1?反相器特性 1、输出高低电平为VDD和GND电压摆幅等于电源电压； 2、逻辑电平与器件尺寸无关； 3、稳态是总存在输出到电源或者地通路； 4、输入阻抗高； 5、稳态时电源和地没通路； 2?开关阈值电压Vm和噪声容限 Vm的值取决于kp/kn L " W k = - 所以P管和N管的宽长比值不同，Vm的值不同。增加P管宽度使Vm移向Vdd，增加N管宽度使Vm移向GNB 当Vm=1/2Vdd时, 得到最大噪声容限。
要使得噪声容限最大，PMOS部分的尺寸要比NMOS大，计算结果是3.5倍，实际设计中一般是2~2.5倍。 3?反向器传播延迟优化 1、使电容最小（负载电容、自载电容、连线电容） 漏端扩散区的面积应尽可能小 输入电容要考虑：（1）Cgs随栅压而变化 （2）密勒效应 （3）自举电路 2、使晶体管的等效导通电阻（输出电阻）较小： 加大晶体管的尺寸（驱动能力） 但这同时加大自载电容和负载电容（下一级晶体管的输入电容） 3、提咼电源电压 提高电源电压可以降低延时，即可用功耗换取性能。但超过一定程度后改善有限。电压过高会引起可靠性问题?当电源电压超过2Vt 以后作用不明显. 4、对称性设计要求 令Wp/Wn二卩p/卩u可得到相等的上升延时和下降延时，即tpHL 二tpLH。仿真结果表明：当P, N管尺寸比为1.9时，延时最小，在2.4时为上升和下降延时相等。 4?反相器驱动能力考虑 1?单个反相器驱动固定负载
模拟电子线路实验实验报告
模拟电子线路实验实验 报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
网络高等教育 《模拟电子线路》实验报告 学习中心：浙江建设职业技术学院奥鹏学习中心层次：高中起点专科 专业：电力系统自动化技术 年级： 12 年秋季 学号： 学生姓名：
实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1.了解并掌握模拟电子技术实验箱的主要功能及使用方法。 2.了解并掌握数字万用表的主要功能及使用方法。 3.学习并掌握TDS1002型数字存储示波器和信号源的基本操作方 法。 二、基本知识 1．简述模拟电子技术实验箱布线区的结构及导电机制。 布线区面板以大焊孔为主，其周围以十字花小孔结构相结合，构成接点的连接形式，每个大焊孔与它周围的小孔都是相通的。 2．试述NEEL-03A型信号源的主要技术特性。 ①输出波形：三角波、正弦波、方波、二脉、四脉、八脉、单次脉冲信号； ②输出频率：10Hz~1MHz连续可调； ③幅值调节范围：0~10V P-P连续可调； ④波形衰减：20dB、40dB； ⑤带有6位数字频率计，既可作为信号源的输出监视仪表，也可以作外侧频率计用。 注意：信号源输出端不能短路。 3．试述使用万用表时应注意的问题。
使用万用表进行测量时，应先确定所需测量功能和量程。 确定量程的原则： ①若已知被测参数大致范围，所选量程应“大于被测值，且最接近被测值”。 ②如果被测参数的范围未知，则先选择所需功能的最大量程测量，根据初测结果逐步把量程下调到最接近于被测值的量程，以便测量出更加准确的数值。 如屏幕显示“1”，表明已超过量程范围，须将量程开关转至相应档位上。 4．试述TDS1002型示波器进行自动测量的方法。 按下“测量”按钮可以进行自动测量。共有十一种测量类型。一次最多可显示五种。 按下顶部的选项按钮可以显示“测量1”菜单。可以在“信源”中选择在其上进行测量的通道。可以在“类型”中选择测量类型。 测量类型有：频率、周期、平均值、峰-峰值、均方根值、最小值、最大值、上升时间、下降时间、正频宽、负频宽。 三、预习题 1．正弦交流信号的峰-峰值=_2__×峰值，峰值=__根号2__×有效值。 2．交流信号的周期和频率是什么关系 两者是倒数关系。 周期大也就是频率小，频率大也就是周期长
模拟电路课程设计题目
电子技术（模拟电路部分）课程设计题目 一、课程设计要求 1、一个题目允许两个人选择，共同完成电子作品，但课程设计报告必须各自独立完成。 2、课程设计报告按给定的要求完成，要上交电子文档和打印文稿（A4）。 3、设计好的电子作品必须仿真，仿真通过后，经指导老师检查通过后再进行制作。 4、电子作品检查时间：2010年3月4日，检查通过作品需上交。 4、课程设计报告上交时间：2010年5月20日前。 二、课程设计题目 方向一、波形发生器设计 题目1：设计制作一个产生方波－三角波－正弦波函数转换器。 设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V，； ③方波幅值为2V； ④三角波峰-峰值为2V，占空比可调； ⑤设计电路所需的直流电源可用实验室电源。 题目2：设计制作一个产生正弦波－方波－三角波函数转换器。 设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V，； ③方波幅值为2V； ④三角波峰-峰值为2V，占空比可调； ⑤设计电路所需的直流电源可用实验室电源。 题目3：设计制作一个产生正弦波－方波－锯齿波函数转换器。 设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V，； ③方波幅值为2V； ④锯齿波峰-峰值为2V，占空比可调；
⑤设计电路所需的直流电源可用实验室电源。 题目4：设计制作一个方波/三角波/正弦波/锯齿波函数发生器。 设计任务和要求 ①输出波形频率范围为0.02Hz~20kHz且连续可调； ②正弦波幅值为±2V； ③方波幅值为2V，占空比可调； ④三角波峰-峰值为2V； ⑤锯齿波峰-峰值为2V； ⑥设计电路所需的直流电源可用实验室电源。 方向二、集成直流稳压电源设计 题目1：设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路。 设计任务和要求 ①输出直流电压1.5∽10V可调； ②输出电流I O m=300mA；（有电流扩展功能） ③稳压系数Sr≤0.05； ④具有过流保护功能。 题目2：设计制作一串联型连续可调直流稳压负电源电路。 设计任务和要求 ①输出直流电压1.5∽10V可调； ②输出电流I O m=300mA；（有电流扩展功能） ③稳压系数Sr≤0.05； ④具有过流保护功能。 题目3：设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路。 设计任务和要求 ①一路输出直流电压12V；另一路输出5－12V连续可调直流稳压电源； ②输出电流I O m=200mA； ③稳压系数Sr≤0.05；
CMOS反相器的版图设计
实验一：CMOS反相器的版图设计 一、实验目的 1、创建CMOS反相器的电路原理图(Schematic)、电气符号(symbol)以及版图(layout); 2、利用’gpdk090’工艺库实例化MOS管； 3、运行设计规则验证(Design Rule Check,DRC)确保版图没有设计规则错误。 二、实验要求 1、打印出完整的CMOS反相器的电路原理图以及版图； 2、打印CMOS反相器的DRC报告。 三、实验工具 Virtuoso 四、实验内容 1、创建CMOS反相器的电路原理图； 2、创建CMOS反相器的电气符号； 3、创建CMOS反相器的版图； 4、对版图进行DRC验证。
1、创建CMOS反相器的电路原理图及电气符号图 首先创建自己的工作目录并将/home/iccad/复制到自己的工作目录下（我的工作目录为/home/iccad/iclab），在工作目录内打开终端并打开virtuoso(命令为icfb &). 在打开的icfb –log中选择tools->Library Manager,再创建自己的库，在当前的对话框上选择File->New->Library,创建自己的库并为自己的库命名（我的命名为lab1），点击OK后在弹出的对话框中选择Attach to an exiting techfile并选择的库，此时Library manager的窗口应如图1所示： 图1 创建好的自己的库以及inv 创建好自己的库之后，就可以开始绘制电路原理图，在Library manager窗口中选中lab1,点击File->New->Cell view,将这个视图命名为inv(CMOS反相器)。需要注意的是Library Name一定是自己的库，View Name是schematic,具体如图2所示： 图2 inv电路原理图的创建窗口 点击OK后弹出schematic editing的对话框，就可以开始绘制反相器的电路原理图(schematic view)。其中nmos(宽为120nm,长为100nm.)与pmos(宽为240nm,长为100nm.)从这个库中添加，vdd与gnd在analogLib这个库中添加，将各个原件用wire连接起来，连接好的反相器电路原理图如图3所示：
模拟电子技术课程设计报告
电子技术 课程设计报告 班级：电科1402 姓名：宋晓晨 学号：3140504043 指导教师：汪洋 2015 至2016 学年第二学期开课时 间:
目录 一、课程设计的目的 (3) 二、课程设计的要求 (3) 三、课程设计的内容 (6) 3.1.步进电动机三相六状态控制逻辑电路 (1) 3.2.具有校时功能的数字闹钟 3.3.洗衣机控制器 3.4.音频小信号前置放大电路 3.5.信号发生器设计 3.6.二阶RC有源滤波器设计 四、总结 (24) 五、参考文献 (25)
一、课程设计的目的 电子技术课程设计是继《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》、《电子技术基础实验》课程后的一门实践性训练课程，旨在通过一周实践，理解电子设计基本原理，完整实现规定选题项目设计，考查学生运用电子技术基础理论完成综合设计的能力。 二、课程设计的要求 2.1、步进电动机三相六状态控制逻辑电路设计一个控制步进电机用的逻辑电路，使其工作于如图1所示的三相六拍状态。如果用“1”表示线圈通电，“0”表示线圈断电，设正转时控制输入端M＝1，反转时M＝0，则3个线圈ABC的状态转换图如图 2.2、具有校时功能的数字闹钟要求： （1）数字钟以一昼夜24小时为一计时周期；（2）有“时”、“分”数字显示，“秒”信号。驱动LED显示光点，将“时”、“分”隔开，显示情况如图3所示；（3）具校时功能，即：在需要时，用户可将数字钟拨至标准时间或其它所需时间；（4）在“0～23”小时内任意小时、任意分钟可有控制地起闹，每次起闹时间为3～5秒钟，或按使用者需要调定。
2.3、设计一个洗衣机控制器要求洗衣机实现如下运转（1）定时启动—〉正转20秒—〉暂停10秒—〉反转20秒—〉暂停10秒—〉定时不到，重复上面过程。（2）若定时到，则停止，并发出音响信号。（3）用两个数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到停机；洗涤过程由开始信号开始。（4）三只LED灯表示正转、反转、暂停三个状态。 2.4、音频小信号前置放大电路设计 设计音频小信号前置放大电路，并用合适软件模拟，。具体要求如下：（1）放大倍数Au≥1000； （2）通频带20Hz~20KHz； （3）放大电路的输入电阻RI≥1M，输出电阻RO＝600 （4）绘制频响扫描曲线。 说明：设计方案和器件根据题目要求自行选择，但要求在通用器件范围内。 测试条件：技术指标在输入正弦波信号峰峰值Vpp=10mv的条件进行测试（输入输出电阻通过设计方案保证）。 2.5、信号发生器设计 设计一个能够输出正弦波、三角波和矩形波的信号源电路，电路形式自行选择。输出信号的频率可通过开关进行设定，具体要求如下：1输出信号的频率范围为100Hz~2kHz，频率稳定度较高，2步进为100Hz。要求输出是正
集成电路基础实验cadence反相器设计
题目：反相器分析与设计 姓名：白进宝 学院：微电子与固体电子学院 学号：201722030523 签名：教师签名：
摘要 CMOS指互补金属氧化物(PMOS管和NMOS管)共同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，它的特点是低功耗。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间看，要么PMOS导通，要么NMOS导通，要么都截至，比线性的三极管(BJT)效率要高得多，因此功耗很低。本次设计的是反相器，通过电路搭建前仿真，实现其功能。然后进行版图设计，提取寄生参数后进项后仿真。 关键词：CMOS、反相器、低功耗、集成电路版图 1、技术指标要求 面积：100um2 速度：大于1GHz 功耗：功耗与电源电压、工作速度、负载等诸多因素有关。 2、电路搭建 工艺库：smic18mmrf 器件参数： 设置NMOS与PMOS宽长比。 电路结构：
如图，电路结构。有两级反相器组成，第二级为负载，因为在实际电路中电路都是带载的。
分别作NMOS和PMOS的直流输出特性曲线，NMOS的阈值电压大约为0.5V左右，PMOS的阈值电压大约为0.6V左右。 3、仿真 （1）进行直流传输特性仿真分析
图一电源电压为5V，图二电源电压为2V。可以看到图二的特性比图一好，这是由于降低的电压，从而使特性变好。继续降低电源电压为1V后，特性更好。但是当降到200mV时，特性反而变差。这是由于当电压降到接近于阈值电压或更低时，管子无法导通，性能变差。 （2）瞬态特性分析 瞬态特性分析，反相器实现非门的功能。
将时间轴拉长，可以看到当输出反向时，存在一个过冲现象，这是由于栅漏电容造成。 （3）工作频率分析 上图为反相器没有带负载的情况下测出的下降时间，下图为带一个反相器测出的下降时间。从而我们可以得出电路的扇出越多，性能越差，所以在数字电路中，我们尽量将扇出控制在4以内。更多的扇出将通过组合电路多级实现。 由图可得上升时间为23.85ps，下降时间为29.25ps。 工作频率＝1/（2×max（上升时间，下降时间））＝17GHz （4）功耗分析
模拟电子技术课程设计报告
课程设计报告 题目方波、三角波、正弦波信号 发生器设计 课程名称模拟电子技术课程设计 院部名称机电工程学院 专业10自动化 班级10自动化 学生姓名吉钰源 学号1004104001 课程设计地点 C206 课程设计学时 1周 指导教师赵国树 金陵科技学院教务处制成绩
目录 1、绪论 (3) 1.1相关背景知识 (3) 1.2课程设计目的 (3) 1.3课程设计的任务 (3) 1.4课程设计的技术指标 (3) 2、信号发生器的基本原理 (4) 2.1总体设计思路 (4) 2.2原理框图 (4) 3、各组成部分的工作原理 (5) 3.1 正弦波产生电路 (5) 3.1.1正弦波产生电路 (5) 3.1.2正弦波产生电路的工作原理 (6) 3.2 正弦波到方波转换电路 (7) 3.2.1正弦波到方波转换电路图 (7) 3.2.2正弦波到方波转换电路的工作原理 (8) 3.3 方波到三角波转换电路 (9) 3.3.1方波到三角波转换电路图 (9) 3.3.2方波到三角波转换电路的工作原理 (10) 4、电路仿真结果 (11) 4.1正弦波产生电路的仿真结果 (11) 4.2 正弦波到方波转换电路的仿真结果 (11) 4.3方波到三角波转换电路的仿真结果 (13) 5、电路调试结果 (13) 5.1正弦波产生电路的调试结果 (13) 5.2正弦波到方波转换电路的调试结果 (14) 5.3方波到三角波转换电路的调试结果 (14) 6、设计结果分析与总结 (15)
1、绪论 1.1相关背景知识 由于物理学的重大突破，电子技术在20世纪取得了惊人的进步。特别是近50年来，微电子技术和其他高技术的飞速发展，致使农业、工业、科技和国防等领域发生了令人瞩目的变革。与此同时，电子技术也正在改变着人们日常生活。在电子技术中，信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途，可以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛使用在其它科技领域，如医学、教育、化学、通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。它是一种不可缺少的通用信号源。 1.2课程设计目的 通过本次课程设计所要达到的目的是：增进自己对模拟集成电路方面所学知识的理解，提高自己在模拟集成电路应用方面的技能，树立严谨的科学作风，培养自身综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过电路设计初步掌握工程设计方法，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法，为后续课程的学习和今后从事的实际工作提供引导性的背景知识，打下必要的基础。 1.3课程设计的任务 ①设计一个方波、三角波、正弦波函数发生器； ②能同时输出一定频率一定幅度的三种波形：正弦波、方波和三角波； ③用±12V电源供电； 先对课程设计任务进行分析，及根据参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。然后运用仿真软件Multisim对电路进行仿真，观察效果并与课题要求的性能指标作对比。仿真成功后，用实物搭建电路，进行调试，观测示波器输出的波形。 1.4课程设计的技术指标 ①设计、组装、调试信号发生器； ②输出波形：正弦波、方波、三角波； ③频率范围在10Hz~10000Hz范围内可调； ④比较器用LM339,运算放大器用LM324，双向稳压管用两个稳压管代替。
模拟电子课程设计仿真
1、集成运放的应用电路 （1）参考电路图如下： （2）应用仿真库元件，3D元件分别进行仿真，熟悉示波器的使用2、电流/电压（I/V）转换器的制作与调试 （1）参考电路图如下：
（2）要求将0~10毫安电流信号转换成0~10伏电压信号。（3）分析电路的工作过程，完成制作与调试。 （4）填写下表，分析结果。 3、电压/电流（V/I）转换器的制作与调试（1）参考电路图如下： （2）要求将0~10伏电压信号转换成0~10毫安电流信号。（3）分析电路的工作过程，完成制作与调试。 （4）填写下表，分析结果。
4、电子抢答器制作 （1）参考电路图如下： （2）电路的工作原理： 本电路使用一块时基电路NE555，其高电平触发端6脚和低电平触发端2脚相连，构成施密特触发器，当加在2脚和6脚上的电压超2/3V CC时，3脚输出低电平，当加在2脚和6脚上的电压低于1/3V CC时，3脚输出高电平。按下开关SW，施密特触发器得电，因单向可控硅SCR1~SCR4的控制端无触发脉冲，SCR1~SCR4关断，2脚和6脚通过R1接地而变为低电平，所以3脚输出高电平，绿色发光二极管LED5发光，此时抢答器处于等待状态。 K1~K4为抢答键，假如K1最先被按下，则3脚的高电平通过K1作用于可控硅SCR1的控制端，SCR1导通。红色发光二极管LED1发光，＋9V电源通过LED1和SCR1作用于NE555的2脚和6脚，施密特触发器翻转，3脚输出低电平，LED5熄灭。因3脚输出为低电平，所以此后按下K2~K4时，SCR2~SCR4不能获得触发脉冲，SCR2～SCR4维持关断状态，LED2~LED4不亮，LED1独亮说明按K1键者抢先成功，此后主持人将开关SW起落一次。复位可控硅，LED1熄灭，LED5亮，抢答器又处于等待状态。 220V市电经变压器降压，VD1~VD4整流，C滤波，为抢答器提供＋9V直流电压。VD1~VD4选IN4001,C选用220μF/15V。R1和R2选1KΩ，LED1~LED4选红色发光二极管，LED5选绿色发光二极管。SW为拨动开关，K1~K4为轻触发开关，单向可控硅选2P4M，IC 为NE555。 （3）完成电路的制作与调试。 5、交替闪光器的制作与调试 （1）参考电路图如下：
福州大学模拟电路课程设计报告
模拟电路课程设计报告 设计课题：程控放大器设计 班级：电子科学与技术 姓名：1111111 学号：1111111 指导老师：杨 设计时间：2015年6月24日~26日 学院：物理与信息工程学院
目录 一、摘要及其设计目的 (3) 二、设计任务和要求 (4) 三、方案论证及设计方案 (5) 四、单元电路的设计、元器件选择和参数计算 (8) 五、总体电路图，电路的工作原理 (10) 六、组装与调试，波形电路实际图及数据 (12) 七、所用元器件及其介绍 (16) 八、课程设计心得与体会 (18)
一、摘要 本次课程设计的目的是通过设计与实验，了解实现程控放大器的方法，进一步理解设计方案与设计理念，扩展设计思路与视野。程控放大器的组成结构：1.利用3个运放OP07构成的耳机放大电路；2.芯片CD4051八位的选择器通过片选端的控制调节R1电阻值的大小，从而改变放大倍数。实现最大放大60db的目的。 A summary The purpose of this course design is to design and experiment, to understand the method of program control amplifier, to further understand the design scheme and design concept, to expand the design idea and the visual field. The structure of programmable amplifier: 1. The three operational amplifier OP07 constitute the headset amplifier circuit; chip CD4051 eight selector through the chip selection terminal control regulating resistor R1 value of size, thus changing the magnification. The purpose of achieving maximum amplification of 60db.
模拟电路课程设计..
模拟电子技术课程设计任务书 一、课程设计的任务 通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。 二、课程设计的基本要求 1、掌握电子电路分析和设计的基本方法。包括：根据设计任务和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。 2、培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能力。包括：学会自己分析解决问题的方；对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、再判断的基本方法解决实验中出现的一般故障；能对实验结果独立地进行分析，进而做出恰当的评价。 3、掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技能。 4、巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测试技能。 5、通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观。
三、课程设计任务 课题4 逻辑信号电平测试器的设计 （一）设计目的 1、学习逻辑信号电平测试器的设计方法； 2、掌握其各单元电路的设计与测试方法； 3、进一步熟悉电子线路系统的装调技术。 （二）设计要求和技术指标 在检修数字集成电路组成的设备时，经常需要使用万用表和示波器对电路中的故障部位的高低电平进行测量，以便分析故障原因。使用这些仪器能较准确地测出被测点信号电平的高低和被测信号的周期，但使用者必须一面用眼睛看着万用表的表盘或者示波器的屏幕，一面寻找测试点，因此使用起来很不方便。 本课题所设计的仪器采用声音来表示被测信号的逻辑状态，高电平和低电平分别用不同声调的声音来表示，使用者无须分神去看万用表的表盘或示波器的荧光屏。 1、技术指标： （1）测量范围：低电平<1V，高电平>3V； （2）用1.5KH Z的音响表示被测信号为高电平； （3）用500H Z的音响表示被测信号为低电平；
二输入与非门、或非门版图设计
课程名称Course 集成电路设计技术 项目名称 Item 二输入与非门、或非门版图设 计 与非门电路的版图： .spc文件（瞬时分析）： * Circuit Extracted by Tanner Research's L-Edit / Extract ; * TDB File: E:\cmos\yufeimen, Cell: Cell0 * Extract Definition File: C:\Program Files\Tanner EDA\L-Edit\spr\ * Extract Date and Time: 05/25/2011 - 10:03 .include H:\ VPower VDD GND 5 va A GND PULSE (0 5 0 5n 5n 100n 200n) vb B GND PULSE (0 5 0 5n 5n 50n 100n) .tran 1n 400n .print tran v(A) v(B) v(F) * WARNING: Layers with Unassigned AREA Capacitance. *
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* * WARNING: Layers with Unassigned FRINGE Capacitance. * * * 课程设计 重庆科技学院 模拟电子技术课程设计成果 院（系）：_电子信息工程学院_班级:自普本2008— 01 学生姓名：_袁小敏___________ 学号:_2008440910 _________ 设计地点（单位）1404 _________________ 设计题目: ___________________________________________ 完成日期：2010 年7月9 日 指导教师评语：__________________________________________ 成绩（五级记分制）: _______________ 教师签名: __________________________ 一、........................................................................ 设计任务和指标要求. (3) 二、............................................................ 设计框图及整机概述3 三、................................................ 各单元电路的设计方案及原理说明4 四、........................................................ 仿真调试过程及结果分析7 五、.................................................... 设计、安装及调试中的体会8 六、.................................................... 对本次课程设计的意见及建议9 七、...................................................................... 参考资料10 八、.......................................................................... 附录11 附件1 整机逻辑电路图 (11) 附件2 元器件清单 (12) 模拟电子技术课程设计任务书 姓名：院（系）：信息系 专业：班级： 课程设计题目：传感器测量系统的设计 课程设计要求：设计一个放大器系统，当电阻值变化±1%时，放大电路能够产生±6V的输出电压。要求偏差为0时输出为0，偏差为1%时输出为6V，偏差为-1%时输出为-1V，误差不超过±2%。 设计任务总述：对设计题目进行分析，根据设计的要求先确定基准电压源：为测量电桥提供一定精度要求的7.0V基准电压，然后修改电路，进行参数计算.，测量当电阻值变化±1%时，放大电路能够产生±6V的输出电压；要求偏差为0时输出为0，偏差为1%时输出为6V，偏差为-1%时输出为-6V，误差不超过±2%；最后电路仿真实验。 工作计划及安排： 熟悉课题要求，查找相关资料；甄选资料的相关内容，初步确定设计方案；寻找参考电路,修改电路，进行参数计算.调试（仿真），如不成功，返回第2步整理数据; 撰写课程设计报告。 成绩 指导教师签字___________________ 年月日 摘要： 设计一个放大器系统，当电阻值变化±2%时，放大电路能 够产生±8V 的输出电压。要求偏差为0时输出为0，偏差为2%时输出为8V ，偏差为-2%时输出为-8V ，误差不超过±5%。 一、电路结构及原理说明： 该电路由四部分组成：基准电压源电路、测量电桥电路、放大电路、电平转移电路。 电路框图如下所示： 1．基准电压源：为测量电桥提供一定精度要求的7.5V 基准电压，采用5.6V 稳压管与同相比例运算电路结合实现。 2．测量电桥电路：当电桥的所有阻值都相同时，输出电压为零。当有一电阻发生变化时将会有电压输出。此电路可以等效为传感器测量电路，测取的温度变化量并将其转化成电压变化。 3.放大电路： 放大电路用于将测温桥输出的微小电压变化（ΔV ）放大，使其满足性能要求。放大电路采用两个同相电压跟随器（作为输入缓冲器）与两级放大器组成，其中第一级放大器为差动放大器，第二级放大器为可以方便调节的反相比例运算电路。 4.电平转移电路： 二、测量电路和参数计算 基准电压源 测量电桥 放大电路 电平转移电路 集成电路版图设计 实验报告 学院：电气与控制工程学院班级: XXXXＸXXXXX 学号：ＸXＸXＸＸXX 姓名：XXXX 完成日期：２015年1月22日 一、实验要求 1、掌握Lｉnux常用命令（cd、lｓ、ｐwｄ等)。 （1)ｃd命令。用于切换子目录。输入cd并在后面跟一个路径名,就可以直接进入到另一个子目录中；cｄ..返回根目录;cd返回主目录。（2）ｌｓ命令。用于列出当前子目录下所有内容清单。 (3)pwｄ命令。用于显示当前所在位置。 2、掌握集成电路设计流程。 模拟集成电路设计的一般过程： (1)电路设计。依据电路功能完成电路的设计。 （２)前仿真。电路功能的仿真，包括功耗,电流，电压，温度,压摆幅,输入输出特性等参数的仿真。 （3)版图设计(Ｌａｙｏut)。依据所设计的电路画版图。一般使用Cadencｅ软件。 （4)后仿真。对所画的版图进行仿真,并与前仿真比较，若达不到要求需修改或重新设计版图。 （5）后续处理。将版图文件生成GDＳIＩ文件交予Fｏundry流片。 3、掌握Caｄence软件的使用 （1）使用Ｃadence SchemａｔicＥdiｔoｒ绘制原理图。 （2）由Schematｉc产生symboｌ。 （3）在测试电路中使用AnａloｇEnｖirｏnｍent工具进行功能测试。 （4）使用Cａｄence Ｌａyout Editoｒ根据原理图绘制相应版图,以 0.6umCＭOS设计规则为准。 （5）对所设计的版图进行DRC验证，查错并修改。 以PMOS为例，部分设计规则如下:(uｍ) Ｎ-Wｅｌl包含P+Actｉｖe的宽度:１.8 MOＳ管沟道最小宽度:０．７5最小长度：0.6 Ａctivｅ区伸出栅极Pｌoｙ的最小延伸长度:0．5 Conｔaｃｔ最小尺寸：0．6＊０.６ Coｎｔact与Contａｃｔ之间的最小间距:０.7 Ａctｉve包最小尺寸Cｏntact的最小宽度：0.4 非最小尺寸Cｏntac ｔ的最小宽度：0．6 Actｉve上的Contａｃｔ距栅极Poly1的最小距离:0.6 Metal1包最小尺寸的Contact:０.3 Mｅｔal１与Metａl１之间的最小间距:0.8 模拟电路课程设计报告设计课题：语音滤波器的设计 专业班级：08电信（本） 学生：钟武峰 学号：080802049 指导教师：曾祥华 设计时间：20010年 语音滤波器的设计 一、设计任务与要求 ①分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路； ②抑制50Hz工频干扰信号 ③压控电压源的品质因素Q=1，无限增益多路反馈的品质因素Q=2，增益AV ＞1； ④用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。 二、方案设计与论证 由设计要求可知，此次设计的主要目的是设计出能抑制50HZ工频信号的滤波电路。即在输入端加入不同频率的语音信号后，在50HZ左右的信号将能受到抑制，而超出这个抑制围的信号将能够通过，所以应选用带阻滤波器实现功能。其次，应分别用压控电压源和无限增益多路反馈两种方法进行设计。其次用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的稳定的正负直流电源，联系课本，即可用桥式整流电路和电容滤波电路和稳压管稳压电路构成。 一，电流源设计： 要求输出V ± 12 ()1电流源设计思路： 1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。 4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。 由设计要求可知，设计中的整流部分，应该也必须用桥式整流电路。 13级《模拟电路课程设计》设计课题与要求 一、设计课题 设计课题１、直流稳压电源 （输入电压为220V，50Hz市电，输出为直流稳定电压）。 A：分立元件方式 技术要求：额定输出电压：12v，10-14v连续可调；额定输出电流１.５Ａ；。 输出电阻不大于0.5Ω； 满载纹波峰峰值小于6０ｍｖ； 稳压系数Sv≤3×10-3； 主要测量内容：最大输出电流，输出电阻，纹波峰峰值，稳压系数，电压调整率。 Ｂ：集成稳压方式(不可使用可调三端器件) 技术要求：额定输出电流２Ａ； 额定输出电压：１２Ｖ，10-14v连续可调； 保护电路（过热、过流、过压）； 满载纹波峰峰值小于6０ｍｖ； 输出电阻不大于0.5Ω； 稳压系数Sv≤3×10-3； 主要测量内容：最大输出电流，输出电阻，纹波峰峰值，稳压系数，电压调整率。 设计课题２、音响放大器（简单音频通带放大电路）（输入语音信号－麦克风）注：功放电路原则上不使用功放集成电路。 技术要求：前置放大、功放：输入灵敏度不大于10mV,f L≤500Hz,f H≥20kHz； 有音量控制功能； 额定输出功率P O≥5Ｗ(测试频率：1kHz)； 负载：扬声器（８Ω、５Ｗ）。 主要测量内容：最大输出功率，输出电阻，输入灵敏度，f L，f H。 设计课题３、信号发生器 技术要求：产生三种波型（方波，三角波，正弦波） 频率范围：0~１００ＫＨｚ； 输出内阻：不大于５０Ω； 负载５０Ω时输出电压不小于５Ｖ； （加功放时可使用集成功放电路１Ｗ） 主要测量内容：输出信号频率范围，输出电阻，输出功率。 二、要求 1、每位同学至少完成一个设计课题的原理图和参数设计、Multisim软件仿真与作品Protel 电路板制作，最终完成产品制作以及调试，提交一份课题的设计与测试报告（包括电子版和打印件），课题设计与设计报告的主要内容包括电路图、设计与计算过程、测试数据与分析等。 2、有能力的同学可以完成多个设计课题。 3、依据作品现场测试的指标评定课程成绩。 郑州科技学院 模拟电子技术课程设计（作品） 题目基于LM358的呼吸灯设计 姓名廖兴仓 专业班级电气工程及其自动化四班 院（系）电气工程学院 学号2 0 1 5 4 7 1 2 9 指导老师亚民 完成时间2018年5月17日 目录 1课程设计的目的--------------------------- 1 2课程设计的基本要求----------------------- 1 3课程设计的步骤--------------------------- 2 3.1明确课程设计任务和要求-------------------------2 3.2方案选择-----------------------------------------------3 3.3单元电路设计、数计算和元器件的选择------3 3.4画出这整机电路图-----------------------------------4 3.5审图------------------------------------------------------5 3.6组装、焊接及调试-----------------------------------5 4设计方案与论证--------------------------- 5 4.1设计方案分析-----------------------------------------5 4.2设计电路-----------------------------------------------6 4.3调试------------------------------------------------------6 5设计原理及功能说明----------------------- 7 6单元电路的设计--------------------------- 7 6.1LED灯----------------------------------------------- 7 6.2电阻--------------------------------------------------- 8 6.3电容--------------------------------------------------- 8 6.4三极管----------------------------------------------- 10 6.5LM358------------------------------------------------ 10 7硬件的制作与调试-------------------------11 7.1电路焊接-------------------------------------------- 11 7.2功能实现-------------------------------------------- 11 7.3外观-------------------------------------------------11 8总结-----------------------------------11模拟电子技术课程设计报告
模拟电子课程设计课设传感器测量系统
集成电路版图设计-反相器-传输门
模拟电路课程设计报告完成
13级《模拟电路课程设计》设计课题与要求
模拟电子技术课程设计报告