集成电路课设-关于CMOS二输入或门设计.docx

课程设计任务书学生姓名：杨子意 专业班级： 电子科学与技术指导教师：刘金根 工作单位： 信息工程学院 题 目: 二输入或门CMOS。初始条件：计算机、ORCAD软件，L-EDIT软件，要求完成的主要任务: （1、课程设计工作量：2周2、技术要求：（1）学习ORCAD软件和L-EDIT软件。（2）设计一个而输入或门电路。（3）利用ORCAD软件和L-EDIT软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。时间安排：2014.11.22布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。2014.11.25-11.27学习ORCAD软件和L-EDIT软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。2014.11.28-12.5对二输入或门电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。2014.12.6 提交课程设计报告，进行答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要11 原理分析21.1或非门的工作原理21.2反相器的工作原理31.3或门的计算42 方案论证52.1总体设计52.2子模块设计62.2.1反相器的设计62.3.2 或非门的设计73原理图的仿真74 版图的绘制94.1 PMOS版图设计94.2 或门版图的设计94.3 版图的DRC检查115心得体会126参考文献13摘要越来越多的电子电路都在使用MOS管，特别是在音响领域更是如此。MOS管与普通晶体管相比具有输入阻抗高、噪声系数小、热稳定性好、动态范围大等优点，且它是一种压控器件，有与电子管相似的传输特性，因而在集成电路中也得到了广泛的应用。或门，又称或电路。如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系。具有“或”逻辑关系的电路叫做或门。或门有多个输入端，一个输出端，多输入或门可由多个2输入或门构成。只要输入中有一个为高电平时（逻辑1），输出就为高电平（逻辑1）；只有当所有的输入全为低电平时，输出才为低电平。通常使用一个或非门再加一个反向器实现。关键词：MOS管 集成电路 或门1 原理分析1.1或非门的工作原理或非门就是将两个CMOS非门电路图的工作管Vn1、Vn2（N沟道管）并联起来，负载管Vp1、Vp2（P沟道管）串联起来，就可以构成或非逻辑电路如图1所示。图1 CMOS逻辑或非门电路当输入中只有一个或两个都为高电平时，工作管Vn1、Vp1中必定有一个处于导通状态，负载管Vn2、Vp2中必定有一个处于截止状态，使输出端对公共端的连接为低电阻连接，对电源的连接为高电阻连接，故逻辑电路输出电压为低电平。当输入全为低电平时，工作管Vn1、Vp1同时截止，负载管Vn2、Vp2同时导通，使输出端对公共端的连接为高电阻连接，对电源端的连接为低电阻连接，故逻辑电路输出电压为高电平。综上所述，逻辑电路输出信号与输出信号的逻辑关系实现或非运算关系。1.2反相器的工作原理CMOS反相器电路如图2所示它由两个增强型MOS场效应管组成，其中Vn为NMOS管，称驱动管，Vp为PMOS管，称负载管。 NMOS管的栅源开启电压UTN为正值，PMOS管的栅源开启电压是负值，其数值范围在2~5V之间。为了使电路能正常工作，要求电源电压UDD(UTN+|UTP|)。UDD可在3~18V之间工作，其适用范围较宽。图2 CMOS反相器(1)当UI=UIL=0V时，UGS1=0，因此Vn管截止，而此时|UGS2||UTP|，所以Vp导通，且导通内阻很低，所以UO=UOH≈UDD， 即输出为高电平.(2)当UI=UIH=UDD时，UGS1=UDDUTN，Vn导通，而UGS2=0|UTP|，因此Vp截止。此时UO=UOL≈0，即输出为低电平。 可见，CMOS反相器实现了逻辑非的功能.CMOS反相器的电压传输特性如图3所示。图3 CMOS反相器电压传输特性CMOS 反相器的电流传输特性如图4所示。图4 CMOS 反相器的电流传输特性在II段由于Vp截止，阻抗很高，所以流过Vp和Vn的漏电流几乎为0。 在IV段Vn截止，阻抗很高，所以流过Vp和Vn的漏电流也几乎为0。只有在III段，Vp和Vn均导通时才有电流iD流过Vp和Vn，并且在UI=1/2UDD附近，iD最大。1.3或门的计算或门的真值表如表1所示，可以得出或门的逻辑表达式是F=A+B；ABF000011101111表1 或门的真值表而或非门的逻辑表达式为所以只要再接一