《VLSI 电路设计》---项目设计
传输门全加器设计
指导老师:
组长:
目录
一.项目设计方案 .............................................................................................................................. 2
1.1 一位全加器简介: .............................................................................................................. 2
1.2 一位全加器的真值表: ......................................................................................................2
1.3 镜像 CMOS 全加器电路图:.............................................................................................3
1.4 镜像 CMOS 全加器的棍棒图: .........................................................................................4
1.5 镜像 CMOS 全加器的优化棍棒图: ................................................................................ 4
1.6 镜像 CMOS 全加器的欧拉路径:.....................................................................................5
1.7 镜像 CMOS 全加器的网表:.............................................................................................5
二.项目设计完成情况 .................................................................................................................... 7
1. HSPICE 前仿真: ................................................................................................................. 7
2.版图: ..................................................................................................................................... 8
3.DRC/LVS/PEX 完成情况: ...................................................................................................8
4.HSPICE 后仿真情况: .......................................................................................................... 9
5.全加器面积及性能: ............................................................................................................. 9
6.项目展望: ........................................................................................................................... 10
附录一...................................................................................................................................... 10
附录二...................................................................................................................................... 10
1
一.项目设计方案
1.1 一位全加器简介:
全加器是算术运算电路运算中的基本单元,也是构成多位
加法器的基本单元,介于加法器在算术运算电路当中的重要
作用,使得全加器的设计显得十分重要。通常情况下,我们
采用两种结构构成全加器电路,一种是由两个半加器组成,
另一种为镜像结构。全加器的基本符号如图 1-1 所示。其中,
A、B 为加法器的输入,Cin 进位输入,Sum 为输出,Cout 进
位输出。
A
B
Cin
FULL ADDER
Cout
Sum
1-1 全加器基本符号
全加器的逻辑表达式为:Cout=AB+BCin+ACin
Sum=ABCin+Cout(A+B+Cin)
1.2 一位全加器的真值表:
2
A
0
0
0
0
1
1
1
1
输入
输出
B
0
0
1
1
0
0
1
1
Cin
Sum
Cout
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1-2 全加器真值表
1.3 镜像 CMOS 全加器电路图:
1-3 镜像全加器电路图
当 D 为高时,!Cout 被置为 Vdd,清除进位;当 G 为高时,!
3
Cout 被置为 0,产生进位。当 P 为 1 时,输入进位反向传递
到!Cout,同时,可以分析求和电路,当 A,B,Cin 同时为 0,!
S 为 1,和为 0;当 A,B,Cin 同时为 1,!S 为 0,和为 1;当 A,
B,Cin 既有 1 也有 0 时,!S 的输出由!Cout 取反决定。由于
PMOS 和 NMOS 管完全对称,所以易于画出版图。该电路的工
作速度快于互补 CMOS 全加器。
1.4 镜像 CMOS 全加器的棍棒图:
1-4 镜像全加器棍棒图
1.5 镜像 CMOS 全加器的优化棍棒图:
1-5 镜像全加器优化棍棒图
4
1.6 镜像 CMOS 全加器的欧拉路径:
1-6 镜像全加器的欧拉路径
1.7 镜像 CMOS 全加器的网表:
Mirror
.protect
.lib './TD-LO18-SP-2003v4R/l018ll_io50_v1p3.lib' TT
.unprotect
.temp 25
.subckt Mirror A B Ci Co S vdd vss
M0 D A vdd vdd p18ll L=0.18u W=1.26u
M1 D B vdd vdd p18ll L=0.18u W=2.16u
M2 X B vdd vdd p18ll L=0.18u W=0.18u
M3 E Ci D vdd p18ll L=0.18u W=2.16u
M4 E A X vdd p18ll L=0.18u W=0.18u
M5 H A vdd vdd p18ll L=0.18u W=0.36u
M6 H B vdd vdd p18ll L=0.18u W=0.36u
M7 H Ci vdd vdd p18ll L=0.18u W=0.26u
M8 I A vdd vdd p18ll L=0.18u W=1.08u
M9 J B I vdd p18ll L=0.18u W=1.08u
M10 F A vss vss n18ll L=0.18u W=1.26u
M11 F B vss vss n18ll L=0.18u W=2.16u
M12 K B vss vss n18ll L=0.18u W=0.18u
5
M13 E Ci F vss n18ll L=0.18u W=2.16u
M14 E A K vss n18ll L=0.18u W=0.18u
M15 N A vss vss n18ll L=0.18u W=1.44u
M16 N B vss vss n18ll L=0.18u W=1.44u
M17 N Ci vss vss n18ll L=0.18u W=1.44u
M18 L B vss vss n18ll L=0.18u W=0.54u
M19 M A L vss n18ll L=0.18u W=0.54u
M20 CO E vdd vdd p18ll L=0.18u W=3.96u
M21 CO E vss vss n18ll L=0.18u W=2.52u
M22 G E H vdd p18ll L=0.18u W=0.72u
M23 G E N vss n18ll L=0.18u W=0.18u
M24 G Ci J vdd p18ll L=0.18u W=1.44u
M25 G Ci M vss n18ll L=0.18u W=0.18u
M26 S G vdd vdd p18ll L=0.18u W=3.06u
M27 S G vss vss n18ll L=0.18u W=1.44u
.
.ends
x1 A B Ci Co S vdd vss Mirror
C1 Co vss 0.3pf
C2 S vss 0.3pf
VDD vdd 0 dc 'vddvalue_vdd'
.param vddvalue_vdd=1.8v
VSS vss 0 dc 'vddvalue_vss'
.param vddvalue_vss=0v
vin1 Ci 0 PWL 2ns 0v, 3ns 1.8v, 13ns 1.8v, 14ns 0v
vin2 B 0 PWL 2ns 1.8v, 13ns 1.8v, 14ns 0v
vin3 A 0 PWL 13ns 0v, 14ns 1.8v
.dc vin1 0,1.8,.1
.dc vin2 0,1.8,.1
.dc vin3 0,1.8,.1
.tran 1ns 16ns
.PROBE v(out) v(in)
6
.end
二.项目设计完成情况
基本按照项目要求完成镜像全加器的设计,从电路图、
棍棒图到前仿真的网表以及最后的版图设计和后仿真,按
照步骤全部完成。
1.HSPICE 前仿真:
2-1 前仿真全波形图
2-2 前仿真延时
7