数字集成电路设计课程实验报告 姓名: 班级: 学号: 实验时间: 实验地点:

实验一:设计一个反相器

一、实验目的

1、学习及掌握cadence图形输入及仿真方法； 2、掌握基本反相器的原理与设计方法；

3、掌握反相器电压传输特性曲线VTC的测试方法；

4、分析电压传输特性曲线，确定五个关键电压VOH、VOL、VIH、VIL、VTH。

二、实验内容

本次实验主要是利用cadence软件来设计一基本反相器(inverter)，并利用仿真工具Analog Artist(Spectre)来测试反相器的电压传输特性曲线(VTC, Voltage transfer characteristic curves)，并分析其五个关键电压:输出高电平电平

VIH、输入低电平VIL、阈值电压VTH。

VOH、输出低电平VOL、输入高

1、在cadence环境中绘制的反相器原理图如图一所示。值得注意的是应将NMOS的衬底接

地（GND），而相应的应将PMOS的衬底接电源（VDD），这样不仅能消除体效应，而且还能够减弱闩锁效应（在NMOS实现中并不存在）。

2、在Analog Environment中，对反相器进行瞬态分析(tran)，仿真时间设置为4ns。其输入输出波形如图二所示。

三、实验环境 软件:Cadence

硬件:计算机

四、实验结果

由图可以看出：输出高电平VOH

5V、输出低电平VOL 0V、输入高电平VIH 3.15V、输入低

电平VIL 2.24V、阈值电压VTH 2.66V。所以，噪声容限为：

NML VIL VOL 2.24 0 2.24V NMH VOH VIH 5 3.15 1.85V

实验二:设计一个水位控制器

一、设计要求

1、给出满足题目要求的电路图；

2、根据设计目标，计算各MOS管的尺寸；

3、对电路进行仿真，仿真内容包括：直流输入范围、直流输出范围； 4、对结果进行分析。

二、设计过程

1、逻辑电路图：

真值表如表A3.4所示。

真值表中的BC、ABC、AC、ABC为约束项，利用卡诺图图A3.4(a)化简后得到：

MS A C

，ML B（MS、ML的1状态表示工作，0状态表示停止）。

辑图如图A3.4(b)。

2、电路原理图：

三、设计结果和结论

结果符合设计要求，实验成功。