tanner设计报告

理学院 <>论文

学生姓名：陆艳明 学 号：0907010047 指导教师： 周章渝

专业班级： ___电技091 __

时间： 2012年1月18日

TANNER环境中CMOS反相器的设计

一、设计综述

㈠、反相器的定义：反相器（英语：Inverter）也称非门（英语：NOT gate），

是数字逻辑中实现逻辑非的逻辑门。这种功能代表了数字电路中理想开关表现的假定，但是在实际的反相器设计中，元件有其需要特别关注的电气特性。实际上，CMOS反相器的非理想过渡区表现使其能在模拟电路中用作A类功率放大器。真值表和符号表示如下：

㈡、反相器的实现电路：

①NMOS反相器、② PMOS反相器、③ TTL反相器、 ④ CMOS

⑤ 饱和负载数字反相器、 ⑥ 三极管反相器、 ⑦ 开关实现的反相器。反相器电路输出电压所代表的逻辑电平与输入相反。反相器可以仅用一个NMOS晶体管或一个PMOS连接一个电阻来构建。因为这种“阻性漏极”方式只需要使用一种类型的晶体管，其制造成本非常小。不过，由於电流以两种状态之一流过电阻，这种阻性漏极配置有功耗和状态改变的处理速率问题。另外，反相器可以用两个互补晶体管配置成CMOS反相器。这种配置可以大幅降低功耗，因为在两种逻辑状态中，两个晶体管中的一个总是截止的。处理速率也能得到很好的提高，因为与NMOS型和PMOS型反相器相比，CMOS反相器的电阻相对较低。反相器也可以电阻－晶体管逻辑（RTL）或晶体管－晶体管逻辑（TTL）使用三极管（BJT）构建。

㈢、反相器的性能：反相器性能常用表示输入-输出电压关系的电压传输特性曲线

（VTC）来测定。曲线图能反映出元件的参数，包括噪声容限、增益和操作逻辑电平，反相器理想化的电压传输特性曲线是单位阶跃函数，这表明反相器能在高电平和低电平间无延迟精确的翻转，但在实际元件中，曲线存在过渡区。曲线表明若输入为低电压，则输出为高电压；若输入为高电压，则输出电压逐渐接近0V。过渡区的斜率是性能测量的指标，过渡区越陡峭，即斜率越大，性能越好，若斜率接近无穷，则电路能

在高电平和低电平间精确翻转，反相器就是理想的。噪声容限可以通过每一工作区中的最大输出电压VOH和最小输入电压VIL的比值来测定。

输出电压VOH可以在级联多个元件时测定信号驱动强度。

㈣、反相器展望：现代社会是高速发展的社会，特别是电子通讯和无线控制领域对

反相器的需求会更增多，移动通讯已经和我们离不开了，信息的快慢取决于接受和处理信息快慢的能力问题，同时也面临着更多信号干扰问题，反相器以其对信号放大和延时信号传输时间，提高抗干扰能力及加大驱动负载能力一定会被社会看好，现在最被人们看好的发展项目之一就是物联网，各种电器都连在一起可以通过手机和网络随意控制其工作状态。电器的开与关不就是二进制中的1和0的状态切换问题，要实现这种功能，不就要用到各种的反相器嘛。可想而知，反相器的需求有多大！反相器的发展前景是多么的乐观！发展前景一片光明。

㈤、设计流程：首先用TANNER的S-Edit编辑cmos反相器电路——用T-Spice来对

电路进行模拟分析（瞬时分析、时间分析、直流分析）——用L-Edit编辑版图（重点）——设计总结

二、软件介绍：

Tanner集成电路设计软件是由Tanner Research 公司开发的基于Windows平台的用于集成电路设计的工具软件。该软件功能十分强大，易学易用，包括S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-Edit与LVS。S-Edit 是一个电路图编辑的环境，T-Spice 是电路模拟与分析的工具，W-Edit用来显示T-Spice的摸拟结果，L-Edit 是一个布局图的编辑环境，LVS 是一个用来比较布局图与电路图所描述的电路是否相同的工具，亦即比较 S-Edit

绘制的电路图与 L-Edit 绘制的布局图是否一致。从电路设计、分析模拟到电路布局一应俱全。其中的L-Edit版图编辑器在国内应用广泛，具有很高知名度。

L-Edit Pro是Tanner EDA软件公司所出品的一个IC设计和验证的高性能软件系统模块，具有高效率，交互式等特点，强大而且完善的功能包括从IC设计到输出，以及最后的加工服务，完全可以媲美百万美元级的IC设计软件。L-Edit Pro包含IC设计编辑器(Layout Editor)、自动布线系统(Standard Cell Place & Route)、线上设计规则检查器（DRC）、组件特性提取器（Device Extractor）、设计布局与电路

netlist的比较器(LVS)、CMOS Library、Marco Library，这些模块组成了一个完整的IC设计与验证解决方案。L-Edit Pro丰富完善的功能为每个IC设计者和生产商提供了快速、易用、精确的设计系统。

Tanner Pro的设计流程可以用下图来表示。将要设计的电路先以 S 一Edit 编辑出电 路图，再将该电路图输出成 SPICE文件。接着利用 T 一Spice 将电路图模拟并输出成 SPICE 文件，如果模拟结果有错误，N 回 S-Edit 检查电路图，如果 T 一 Spice 模拟结果无误，则以 L 一Edit进行布局图设计。用 L-Edit 进行布局图设计后要以 DRC 功能做设计规则检查，若违反设计规则，再将布局图进行修改直到设计规则检查无误为止。将验证过的布局图转化成 SPICE 文件，再利用 T一Spice 模拟，若有错误，再回到 L一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 一Edit 或 S 一 Edit 的图。直到验证无误后，将 L 一 Edit 设计好的布局图输出成 GDSII文件类型，再交由工厂去制作半导体过程中需要的的光罩。

三、设计内容：

一、用S 一Edit 编辑电路图： 1、打开S 一Edit窗口

2、改变面板颜色

分析：把背景色改成了白色，前景色成黑色，选定的颜色成红色等。 改变颜色的面板如下；

3、编辑CMOS电路图

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