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二选一数据选择器


集成电路 CAD 课程设计

二选一数据选择器
目录
一:数据选择器的基本原理 ............................................................... 3

二 电路逻辑功能 ................................................................................2

2.1 电路逻辑图 .................................................................................................... 2

2.2 真值表与表达式 ............................................................................................. 3

2.3 电路设计及仿真 ............................................................................................. 3

三 版图设计........................................................................................5

3.1 总体版图设计及 DRC 验证 ............................................................................. 5

3.1.1 数据选择器版图设计步骤.................................................................... 5

3.1.2 版图验证................................................................................................ 8

3.2 版图仿真 ......................................................................................................... 9

四 数据选择器版图 LVS 对比............................................................ 10

五 结论及体会 .................................................................................. 12

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一:数据选择器的基本原理

数据选择器是指经过选择,把多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去,实现数据 选择功能的逻辑电路称为数据选择器。它的作用相当于多个输入的单刀多掷开关,其示意 图如下:

图 1 n 位通道选择信号 数据选择器除了可以实现一些组合逻辑功能以外,还可以做分时多路传输电路、函数发生 器及数码比较器等。常见的数据选择器有 4 选 1、8 选 1、16 选 1 电路。 在多路数据传送过程中,能够根据需要将其中任意一路选出来的电路,叫做数据选择器 数据选择器(MUX)的逻辑功能是在地址选择信号的控制下,从多路数据中选择一路数据作 为输出信号 下图所示为二选一数据选择器原理图,a,b 为输入端,sel 为控制端,out 为输出端

图 1-1 数据选择器原理图

二 电路逻辑功能

2.1 电路逻辑图
Y ? SA ? SB ( S 是数据选择控制端, S 为 0 时选择 A,为 1 时选 S 择 B)
要实现 2 选 1 选择器,逻辑电路图如下所示
2

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图 2-1 数据选择器逻辑电路图

2.2 真值表与表达式
二选一数据选择器逻辑表达式为: Y ? SA ? SB 根据逻辑表达式所列真值表如下图所示

S 0

A 1 1 0 0 1 1 0 0

B 1 0 1 0 1 0 1 0

Y 1 1 0 0 1 0 1 0

1

图 2-2 数据选择器真值表图

2.3 电路设计及仿真
根据原理电路图并使用 S-Edit 软件设计出数据选择器的电路图及对应符号图 如下:

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图 2-3 数据选择器符号图

根据符号图并使用 S-Edit 软件设计出的数据选择器电路图如下所示

图 2-4 数据选择器电路图

导出的 SPICE 文件,如下图所示

图 2-5 spice 文件

加载包含文件,如下图所示

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图 2-6 加载后的 SPICE 文件

在其基础上进行仿真: 下图从上到下依次为 Y. S B A,结合逻辑表达式及真值表可知,电路为正确的

图 2-7 模拟波形仿真图

三 版图设计

3.1 总体版图设计及 DRC 验证
3.1.1 数据选择器版图设计步骤 (1)新建文件夹:在电脑本地磁盘新建文件夹,文件夹名为shuju。
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(2)打开L-Edit 软件:在桌面上双击L-Edit v13.0 快捷键,打开L-Edit v13.0 软件。 (3)另存新文件:选择File——Save As 命令,打开“另存为”对话框,在 “保存在”下拉列表框中选择存储目录(存储在刚才新建的文件夹SHUJU中) , 在“文件名”文本框中输入新文件名称。 (4) 取代设定: 选择File——Replace Setup 命令, 单击出现的对话框的From file 下拉列表右侧的Browser按钮,选择d:\My Documents\Tanner EDA\Tanner Tools v13.0\L-Edit and LVS\SPR\Lights\Layout\lights.TDB 文件,再单击 OK 按钮。接着出现一个警告对话框,按确定按钮,就可将lights.TDB 文件的 设定选择性应用在目前编辑的文件,包括格点设定、图层设定等。 (5)复制组件:选择Cell——Copy 命令,打开Select Cell to Copy 对话 框, 单击其中的Browser 按钮, 在出现的对话框中选择inv.TDB, 再在Select Cell to Copy 对话框中选择BASECONTACH 组件,如图所示,单击 OK 按钮,则可将 BASECONTACH组件复制至SHU JU BI JIAO QI.TDB 文件中。之后再以同样的方式 将BASECONTACH、input、NMOS、PMOS、out 组件复制到SHUJU.TDB 文件中。

图12

(6)引用组件:引用上述复制的组件BASECONTACH、BASECONTACP、input、 NMOS、PMOS、out,选择Cell——Instance 命令,打开Select Cell to Instance 对话框,可以看到,在组件列表中有这6 个组件,选择BASECONTACN组件再单击 OK 按钮,可以看到编辑画面出现一个BASECONTACN 组件。 (7) 编辑以上引用组件成4选1数据选择器版图, 对其进行设计规则检查 (DRC 检查)直至无错误为止。 (8)提取设置:提取设置主要是对将要提取出的SPICE 文件进行一些设 置,选择 Tools——Extract Setup 命令,在弹出的Setup Extract 对话框的 General 中勾选Extract Standard Rule Set,然后单击像铅笔图样的图标。

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点击铅笔图标后会弹出另外一个对话框,如下图所示。

图14

在 Setup Extract Standard Rule Set 对 话 框 的 General 选 项 Extract definition file 下选择文件lights.ext (d:\My Documents\Tanner EDA\Tanner Tools v13.0\L-Edit and LVS\SPR\Lights\Layout\lights.ext) ,其他不变。
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在Output 选项中把SPICE include statement 下面的文字清除即可。 (9)提取SPICE 文件:选择 Tools——Extract 命令,即提取出了所画异或 门版图的SPICE 文件。 (10)设置SPICE 文件并保存:打开spice文件,对SHUJU文件进行设置,包 括加载包含文件、设定电源电压、设定输入信号、分析设定、输出设定。设定 好后需保存SPICE 文件。 (11)进行仿真并出波形,观看波形图,对照真值表,检查结果正确与否
根据电路图并使用 L-Edit 设计出数据选择器的版图如下所示

图 3-1 总体版图设计

3.1.2 版图验证
设计好后进行版图 DRC(设计规则)检查,没有错误,如下图所示

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图 3-2 DRC 检查图

检查无误后设置生成 SPICE 仿真文件:

图 3-3 spice 文件

加载包含文件,如下图

图 3-4 加载文件图

3.2 版图仿真
检查无误后设置生成 SPICE 仿真文件

图 3-5 模拟波形图

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通过比较二者最终的输出模拟波形可知:波形在形状上基本一致,只是在时间上有延 迟的现象,但是时延较小。



数据选择器版图 LVS 对比

(1)打开 LVS v13.0(1)打开 LVS v13.0 程序。打开文件。用 LVS 软件打开 电路图和版图生成的网表文件。在 LVS 环境下,选择 File——Open,打开“打 开”对话框,在“文件类型”下拉列表中选择 Spice Files。 11 程序。打开 文件。 LVS 软件打开电路图和版图生成的网表文件。 LVS 环境下, 用 在 选择 File ——Open,打开“打开”对话框,在“文件类型”下拉列表中选择 Spice Files。 (2) (*.sp*,*.cir)选项,打开 SHUJU.sp 和 cell0.SPC,如图所示

图 4-1

打开LVS 新文件。在LVS 环境下选择File——New 命令,出现“New File”对 话框,在其中的列表。 (3)框中选择LVS Setup 选项,再单击“确定”按钮,如图所示。

图4-2

(4)在Setup1 对话框中有很多项目需要设定,包括要对比的文件名称、对比 结果的报告文件、要对比的项目等。在Input选项组的Layout 文本框中输入自 L-Edit 转化出的cell0.SPC文件,在Schematic 文本框中输入自S-Edit 输出的 SHUJU.sp文件,在OUPUT 选项组中的Output files 文本框中输入对比结果的报 告文件文件名,选中Node and element list复选框,并在其后的文本框中输入

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节点与组件对比结果的报告文件文件名,之后选中Overwrite existing output files。 (5)元件参数设定。

图4-3

(6)选择设定。 (7)执行设定。如下图所示

图4-4

(8)存储文件。设定完成后,存储LVS 的设定,选择File—Save 命令,存 储为Setup1.VDB。 (9)执行对比。设定完成后,开始进行NAND2.SPC 文件与NAND2.sp 文件的 对比,选择Verification----Run 命令可进行对比

LVS 验证
通过对电路图生成的 sp 文件及版图生成的 spc 文件 LVS 验证得出下图结果

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图4-5

本设计课题到此结束,验证结果均正确。

五 结论及体会
随着现代计算机技术的发展,各方面的设计日渐趋于自动化的计算机设计。 Tanner Tools V13作为一个功能强大的可编程逻辑软件开发平 台,它在电子线 路设计自动化的作用不言而喻。本次课题设计,让我对多路选择器的工作原理 有了更深入的了解。这次课题设计使用的是Tanner Tools V13编程软件,经过 本次课题设计后,自己能够更加熟悉的使用Tanner Tools V13软件平台的各项 功能的操作流程,并能使用该软件。利用EDA软件进行编译优化仿真极大地减少 了电路设计时间和可能发生的错误,降低了开发成本,这种设计方法必将在未 来的数字系统设计中发挥越来越重要的作用。但也发现自己对一些基本原理很 是缺乏了解,软件操作还是生疏,还要多加训练。

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