verilog 学习 第11章完稿

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1、第十一章开关级建模-----------------------------------------------------------------------------在本书第一部分中，我们在逻辑门级、数据流级和行为级等较高抽象层次上解释了数字逻辑的设计和仿真。然而在少数情况下，设计者可能会选择用晶体管作为设计的底层模块，即叶级（leaf-level）模块。Verilog语言具有对MOS晶体管级进行设计的能力。随着电路复杂性的增加（上百万的晶体管）及先进CAD工具的出现，以开关级为基础进行的设计正在逐渐萎缩。VerilogHDL目前仅提供用逻辑值0、1、

2、x、z和与它们相关的驱动强度进行数字设计的能力，没有模拟设计能力。因此在VerilogHDL中，晶体管也仅被当作导通或者截止的开关。在本章中，我们讨论开关级建模的基本原理。大多数设计者只需知道基本知识就足够了。附录A，即强度建模和高级线网类型定义，给出了信号强度和高级线网类型定义的详细内容。关于开关级建模的全部详细内容请参考有关IEEEVerilog硬件描述语言标准的文档。学习目标l能够描述基本MOS开关：nmos、pmos和cmos。l理解双向传输开关，电源和地的建模方法。l识别阻抗MOS开关。l解释在基本MOS开关和双向传输开关上说明延迟的方法。l在Ve

3、rilog中，用所提供的开关建立基本开关级电路。11.1开关级建模元件Verilog提供了各种语言结构可以为开关级电路建立模型，MOS晶体管级数字电路可以用这些最基本的电路模型元件（elements）[注1]来描述。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------[注1]：可以用实例组（即多个并列的实例引用）来定义开关组。在5.1.3中对实例组进行了描述。-------------

4、----------------------------------------------------------------------------------------------------11.1.1MOS开关可以用关键字nmos和pmos定义两种类型的MOS开关。//定义MOS开关的关键字nmospmos关键字nmos用于NMOS晶体管建模；关键字pmos用于PMOS晶体管建模。NMOS和PMOS开关符号如图11-1所示。dataoutcontrolNMOSdataoutcontrolPMOS图11-1NMOS和PMOS开关在Verilog语言

5、里，调用（实例引用）nmos和pmos开关，见例11-1所示。[例11-1]nmos和pmos开关的实例引用nmosn1(out,data,ncontrol);//调用（实例引用）一个nmos开关；pmosp1(out,data,ncontrol);//调用（实例引用）一个pmos开关；因为开关是用Verilog原语定义的，类似于逻辑门，实例名称是可选项，所以调用（实例引用）开关时可以不给实例命名。nmos(out,data,ncontrol);//调用一个nmos开关；无实例名称pmos(out,data,ncontrol);//调用一个pmos开关；无实

6、例名称信号out的值由信号data和control的值确定。out的逻辑值如表11-1所示。信号data和control不同的组合导致这两个开关输出1、0或者z、x逻辑值(如果不能确定输出为1或0，就有可能输出z、x值)。符号L代表0或者z，H代表1或者z。表11-1NMOS和PMOS逻辑表pmoscontrol01xzdata00zLL11zHHxxzxxzzzzznmoscontrol01xzdata0z0LL1z1HHxzxxxzzzzz因此，nmos开关在control信号为1时导通。如果control信号是0，则输出为高阻态值。与此类似，如果con

7、trol信号是0则pmos开关导通。11.1.2CMOS开关CMOS开关用关键字cmos声明。可以用nmos和pmos器件来建立cmos器件的模型。cmos开关的符号如图11-2所示。dataoutpcontrolncontrolCMOS图11-2CMOS开关cmos开关的应用如例11-2所示[例11-2]cmos开关的实例引用cmosc1(out,data,ncontrol,pcontrol);//调用（实例引用）一个cmos开关cmos(out,data,ncontrol,pcontrol);//没有指定实例名信号ncontrol和pcontrol通常是

8、互补的。当信号ncontrol为1且pcontrol