集成电路设计技术实验指导书

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1、集成电路设计技术实验指导书张如亮乔世杰编余宁梅审自动化与信息工程学院电子工程系二OO六年五月目录实验报告撰写要求1电路模拟部分实验一NMOS场效应晶体管的特性分析1实验二CMOS双输入与非门直流特性分析4实验三一位全加器电路设计及瞬态特性分析6实验四DFF电路设计及电路特性分析8附一：Hspice软件使用介绍10附二：TSPICE软件使用介绍14Verilog设计部分实验一全加器的设计与仿真19实验二计数器及分频器设计与仿真21实验三FSM设计及FPGA验证23附三：MODELSIM使用介绍25附四：QUARTUSII及FPGA验证系统介绍29附五：SPICE电路模拟示例48实验报告撰写

2、要求1.实验报告必须用学校统一印刷的报告纸书写，报告内容必须包含预习报告和正式报告两部分：预习报告必须在该次实验前完成，无预习报告不得参加当次实验，包括实验名称、实验目的、实验原理、实验内容与耍求、实验步骤与方案;正式报告包括实验结果与分析、思考题、实验总结与心得，正式报告在实验完成后写，紧接预习报告部分。预习报告和正式报告合在一起作为该次实验的实验报告上交。实验名称实验目的实验原理一一所仿真或设计的电路的基木工作原理或待分析的特性的简单说明。实验内容与要求——工具软件的练习可忽略。实验步骤与方案——本实验中包括待分析的电路图、电路网表文件及分析命令语句等，或电路描述代码、测试代码及验证

3、设置。在检查预习报告时可提供草稿，实验完成后将正确内容添加到正式报告中。实验结果与分析一一实验指导书报告耍求部分的内容，是整份实验报告的核心，实验结果与结果分析缺一不可。实验总结与心得一一可写实验过程遇到问题的分析与总结及针对本次实验的建议与意见。2.实验报告首页必须注明班级、学号、姓名及实验时间、第页女页。3.实验报告宜简明扼要，大量篇幅的抄袭往往掩盖实验效果。4.每次必须将自己的实验报告装钉到一起，以免遗失；将使用的计算机对应桌号和实验箱编号在报告首页右上角醒口标注。5.对严重抄袭的报告一律降低评分等级。电路模拟部分实验一NMOS场效应晶体管的特性分析一、实验目的1.掌握用SPICE

4、对电路进行描述和仿真的基木方法；2.熟悉如何使用HSPICE(TSPICE)对电路进行仿真的方法；3.掌握对一个NMOS品体管I-V特性和转移特性进行spice仿真的基本方法4.掌握察看仿真输出波形的基本方法。1、实验原理：(一)Hspice软件使用介绍(见附一)(-)Spice基本语法说明TitleComments$仿真文件标题，sp文件在笫一•行一般都有*■行注釋符$・命令语句后的注释OptionsPrint/Plot/Probe仿真条件或输出控制设直.printv(d)i(rl)制定输出变量及输出类型•plotv(g)AnalysisInitialConditionsSources

5、・tran.In5n给出分析命令.icv(b)=0$输入的初始状态Vgg()pulse01()()」5()」50.42$添加电源及信号源CircuitDescriptionMNdggndnnmos电路网表描述RLvddd1KModelLibraries.・modelnnmoslevel=49模型及参数定义+vto=1tox=7n$+续行符END.end$仿真文件终结符号千万不可忘记结尾的・end,命令语句前必须加.(三)NMOS的I-V特性和转移特性分析：增强型NMOS的转移特性曲线和IV特性曲线耗尽型NMOS的转移特性Illi线和IV特性

6、11

7、线增强型NMOS直流特性分析原理电路(四

8、)netlist文件示例:NMOS反相器DC特性分析的netlist文件，nmos_inv.sp.SIMPLENMOSINVERTER$TITLE^.INCLUDEt../models,$MODEL包含文件，也可用下两心定义.MODELPCHPMOSLEVEL=2.MODELNCHNMOSLEVEL=2•DCVIN050.1$定义分析类型.OPTPOST$输入输出控制.PRINTDCV(OUT)V(IN)$指定输出变量.PLOTDCV(OUT)V(IN).PROBEDCV(OUT)V(IN)亠亠_耳•于、(、][rduv•于平于于平于•卜于VDVDD05VVININ00**Inverte

9、rNetlist*****M1VDDVDDOUT0PCHW=5UL=1.2UM2OUTIN00NCHW=10UL=1.2U.END三、实验内容与要求：1.练习Hspice的基本操作，掌握仿真的基本操作，会用具观察仿真波形；2.参照实验原理中给出的电路图，利用文本编辑器输入NMOS电路文件，进行I-V特性和转移特性分析；I・V特性分析命令：.DCVds030.1SWEEPVgs030.5转移特性分析命令：.DCVgs030」SWEEP