西工大数字集成电路实验报告 数集实验2(2)

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1、实验课三组合逻辑的设计1、使用互补CMOS，实现逻辑表达式：并要求每条上拉及下拉通路单一串联通路(不包含任何形式的器件并联)的等效电阻与具有下述尺寸的单位反相器相同（所有管子的沟道长度取0.5um）：NMOS：W/L=1um/0.5um；PMOS：W/L=3um/0.5um；①什么样的输入组合可以使所设计的逻辑电路具有最好及最差的上拉特性？什么样的输入组合可以使其具有最好及最差的下拉特性？②在输出端接一个10pF的电容，通过仿真确定最好及最差情况下TPHL及TPLH，(仿真时可采用10ns的上升/下降时间)答：互补CM

2、OS结构图：各管子尺寸如下：ABCDEFG上拉PMOS12um12um12um12um12um6um6um下拉NMOS4um4um6um6um6um2um1um①输入组合：ABCDEFG上拉最好00000001最坏10111010下拉最好11111011最坏00110110②仿真结果：最好的TPHL最好的TPLH最坏的TPHL最坏的TPLH1、考虑下面的逻辑电路：解决下面的问题：①写出这个CMOS逻辑门的逻辑表达式，标记出每一个晶体管的尺寸，使此逻辑门单一通路的上拉下拉通路的等效电阻与具有下列尺寸的反相器相同：NMOS

3、：W/L=1um/0.25um；PMOS：W/L=2um/0.25um；②考虑使和达到最大的输入方式(要考虑到内部节点电容的情况)，写出产生这种最大延迟初始输入状态和最终输入状态。在输出端连接1pF电容通过仿真比较这些最大延迟与最优延迟(输入从全0到全1变化，及全1到全0时变化的延迟)进行比较。提示：输入信号上升下降时间可以定义为1ns，通过measure命令测量延迟时间。①如果P(A=1)=0.5，P(B=1)=0.2，P(C=1)=0.3，P(D=1)=1，计算此逻辑门消耗的功率。设（提示：每次输出从0到1的反转意

4、味着电源要提供功耗。不计算通路电阻消耗的功耗）答：①逻辑表达式：各管子尺寸如下：ABCD上拉POMS4um4um2um2um下拉NOMS3um3um3um3um②输入组合：ABCD最大延迟初始输入状态0111最终输入状态0110最大延迟初始输入状态1110最终输入状态011仿真结果：③计算功率：1、下图是一个4级的多米诺逻辑电路，所有的预充管和求值管使用的是同一个时钟Φ。假定所有的下拉网络都是由一个简单的NMOS来实现；每一个多米诺级都由一个动态反相器和静态反相器构成；预充时间，求值时间和静态反相器的延迟时间都为T/2

5、；信号传播是理想的（上升和下降的时间为0）。①IN信号和时钟Φ具有下图的关系，Φ的周期为10T，试画出Out1,Out2,Out3,Out4在10T内的波形。②如果在后三级没有求值管的话，假定初始时时钟Φ使所有的多米诺级处于预充状态(Φ=0),然后该多米诺组合逻辑进入求值阶段（Φ=1），试问求值阶段会不会出现什么问题？或者是不是有更好的延迟特性？解释一下为什么？③试问在后三级的求值管被移除的情况下，假定时钟Φ初始时处于求值状态（Φ=1），然后该逻辑模块进入预充状态（Φ=0），会不会出现什么问题？或者是不是有更好的延迟特

6、性？解释一下为什么？答：①波形如下：①在值期间（Φ=1），与求值管无关，因此在求值阶段不会出现什么问题。②若IN值为零，不会影响预充正常进行。若IN值为1，预充阶段会出现延迟现象，即后一级的预充必须等到前一级的预充完后两个门的延迟才能够开始预充，这样延长了所有节点预充完成的时间。附录：输入向量文件的书写radix1111ioiiiivnameVin[3:0]tunitustrise0.01tfall0.01vih2.5vil0.0vol0.25voh2.250000020001400106001180100100101

7、120110140111161000181001201010221011241100261101281110301111将文本存为.vec文件.在sp文件中的调用：.vec'F:T3simTT.vec'