【正文】 片選 輸入 數(shù)據(jù)輸出 Cs A1 A0 Y0 Y1 Y2 Y3 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 74HC139 的邏輯表達(dá)式： 01010 AACAACY ss ?????? ， 01011 AACAACY ss ?????? 01012 AACAACY ss ?????? ， 01013 AACAACY ss ?????? 74HC139 的邏輯圖如圖 2 所示： 5 圖 2 74HC139 的邏輯圖 四、電路設(shè)計(jì) 工藝與設(shè)計(jì)規(guī)則和模型的選取 ： MOSIS: mhp_ns8 ： ******************************************************** .model nmos nmos + Level=2 Ld= Tox= + Nsub=+16 Vto= Kp= + Gamma=.639243 Phi= Uo= + Uexp= Ucrit=174667 Delta= + Vmax=177269 Xj=.9u Lambda= + Nfs=+12 Neff= Nss=+10 + Tpg= Rsh=60 Cgso= + Cgdo= Cj= Mj= + Cjsw= Mjsw= .model pmos pmos + Level=2 Ld=.03000u Tox= + Nsub=+16 Vto= Kp= 6 + Gamma= Phi=.541111 Uo= + Uexp= Ucrit=637449 Delta= + Vmax= Xj= Lambda= + Nfs=+11 Neff= Nss=+10 + Tpg= Rsh=150 Cgso= + Cgdo= Cj= Mj=.341 + Cjsw= Mjsw= 輸出級(jí)電路設(shè)計(jì) 據(jù)要求，輸出級(jí)等效電路如圖 3 所示。 圖 4 內(nèi)部反相器 它的負(fù)載由以下三部分 電容組成：①本級(jí)漏極的 PN 結(jié)電容 CPN；②下級(jí)的柵? ?? ? ? ? ??????????? ?????????????????? dd tnddtnddtndd ddtnnnox oxLf V VVVVVV VVWLtCt 2?? 9 電容 Cg；③連線雜散電容 CS。 因此，內(nèi)部基本反相器的總 負(fù)載電容 CL 為上述各電容計(jì)算值之和。其中 Cs經(jīng)一級(jí)輸入反相器后，形成 sC ，用 sC 去驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)三輸入與非門，故需要緩沖級(jí)，VVVV iHiLI * m in,m a x, ???pnpntntpddIVVVV????/1/*???＝ 13 使其驅(qū)動(dòng)能力增加。將與非門 M0 等效為一個(gè)反相器，類似上述 Cs 的緩沖級(jí)設(shè)計(jì)，計(jì)算出 M1的 P 管和 N 管的尺寸。 輸入保護(hù)電路的版圖可按相關(guān)的版圖設(shè)計(jì)要求自己設(shè)計(jì)，也可調(diào)用單元庫(kù)中的pad 單元版圖。在 X 點(diǎn)之后的電路功耗，則只計(jì)算一個(gè)支路。 圖 12 電路模擬用 Cs支路電路 把此電路圖轉(zhuǎn)化為 SPICE 文件，加入電路特性分析指令和控制語(yǔ)句。因此，只要保證電路圖是正確的， LVS 檢查就可以驗(yàn)證版圖的正確性。剛開(kāi)始理論分析計(jì)算的時(shí)候，由于數(shù)據(jù)對(duì)于后期的版圖設(shè)計(jì)是很關(guān)鍵的部分，計(jì)算量也很大，所以計(jì)算的時(shí)候非常小心，一個(gè)數(shù)據(jù)往往要算上兩三次，反復(fù)確認(rèn)沒(méi)有錯(cuò)誤才進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)的計(jì)算，花費(fèi)了很多時(shí)間和精力，但是也從中理解了很多以前一知半解的東西，從而使理論的知識(shí)更好的消化和吸收。當(dāng)然其中也有老師和同 學(xué)們的悉心指導(dǎo)和無(wú)私幫助，在這里也謝謝指導(dǎo)老師和幫助過(guò)我的同學(xué)們。往往看起來(lái)畫出的版圖和原理圖應(yīng)該是完全對(duì)等的，可是在 LVS 中總是提示 not equal，這時(shí)候我就只能耐心的閱讀英文提示，并且從相關(guān)信息中判斷到底是版圖還是原理圖出錯(cuò)（當(dāng)然一般是版圖連接的問(wèn)題），然后仔細(xì)的觀察原理圖和版圖的 SPICE文 件語(yǔ)句，通過(guò) SPICE 語(yǔ)句以及對(duì)版圖，原理圖的細(xì)心觀察，最終找出不對(duì)等的地方進(jìn)行修改，最后成功通過(guò)了 LVS 測(cè)試。 29 經(jīng)過(guò) LVS檢驗(yàn)，證明版圖和原理圖完全對(duì)等，版圖設(shè)計(jì)沒(méi)有錯(cuò)誤。 21 功耗分析 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 v 2 0 ( V ) 0 . 5 0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 3 .0 3 .5 4 .0 4 .5 5 .0 Power (mW)p ( v 2 2 )p ( V 2 1 )P 由波形圖可以看出，使用 模型設(shè)計(jì)的 74HC139 的 P(V21)= P(V22)= 所以 Ptotal= ? ? ??? =，與功耗估計(jì)的 非常接近， 且滿足設(shè)計(jì)要求。 PT=CL總 Vdd2fmax 其中： ? ?LXsXgXPNLXsXgXPNL CCCCCCCCC ???????? ? ? ?? ? ? 后后后前前前總 ＝ ,1,3 ?? 前XPNC , )10462( ??? ??? + )3414146( ???? ???? + ?3 +? 12? = + + + = = (12 ??? 2810 ?? )＋ (14 ??? 9632 ?? )+ 3? =++ = = )3410141214626(2 ???????? ???????? = 23. )963214281012( ?????????? ?? 后XgC = ? ? 231 ??????? ?LC = 總C = (3? ++ )+++ = 1110?? F 所以 6211 ????? ?TP = 對(duì)于 74HC139 器件，整個(gè)芯片功耗為 2PT = mWmW 150? （滿足設(shè)計(jì)要求） 18 延遲估算 算出每一級(jí)等效反相器延遲時(shí)間，總的延遲時(shí)間為各級(jí)（共 6 級(jí)）延遲時(shí)間的總和。在74HC139 電路從輸入到輸出的所有各支路 中，只有 Cs 端加入了緩沖級(jí)，其級(jí)數(shù)最多，延時(shí)與功耗最大，因此在估算 74HC139 芯片的延時(shí)、功耗時(shí)，就以 Cs 支路電路圖 (如圖 10 所示 )來(lái)簡(jiǎn)化估算。 輸入保護(hù)電路有單二極管、電阻結(jié)構(gòu)和雙二極管、電阻結(jié)構(gòu)。圖中 M1為輸入級(jí)， M2為內(nèi)部門， M3 為緩沖級(jí)驅(qū)動(dòng)門。故采用如圖 6 所示的電路，通過(guò)正反饋的 P2 作為上提拉管，使 ViH 較快上升，減小功耗，加快翻轉(zhuǎn)速度。并且在圖 4 中的 模型庫(kù)中找到： mC FEjN 2/ ?? ， mC FEjP 2/ ?? ， mFEC jsw N / ?? ， mFEC jsw P / ?? 。 ○ 1 以 |IOH|≤ 20μ A， VOH， min=（ W/L） P， min 極限值：用 PMOS管的 理想電流方程分段表達(dá)式 ： ?PMOS 低電平導(dǎo)通， Vs=5V Vg=0V Vd= Tox= Vto= Uo= svm ?? ? 2410 ? Vgs= 5V Vds= Vds VtVgs? PMOS 工作在線性區(qū) Ids= ? ? ?????? ????????????? 2 )()(V 2DDdsDDdstpDDgsPoxPox VVVVVVLWt ?? ?? ?? ? ? ? ? ? ALWP6210 412 10202 ?? ?? ???????? ??????????????? ???? ? ?? ?????????????????????????????? ????????????????飽和＜＜線性＜＜