实验一NMOS场效应晶体管的特性分析.DOC

集成电路设计技术实验指导书 张如亮 乔世杰 编 余宁梅 审 自动化与信息工程学院 电子工程系 二〇〇六年五月 目录 实验报告撰写要求 1 电路模拟部分 实验一 NMOS场效应晶体管的特性分析 1 实验二 CMOS双输入与非门直流特性分析 4 实验三 一位全加器电路设计及瞬态特性分析 6 实验四 DFF电路设计及电路特性分析 8 附一：Hspice软件使用介绍 10 附二：TSPICE软件使用介绍 14 Verilog设计部分 实验一 全加器的设计与仿真 19 实验二 计数器及分频器设计与仿真 21 实验三 FSM设计及FPGA验证 23 附三：MODELSIM使用介绍 25 附四：QUARTUSII及FPGA验证系统介绍 29 附五：SPICE电路模拟示例 48 实验报告撰写要求 实验报告必须用学校统一印刷的报告纸书写，报告内容必须包含预习报告和正式报告两部分： 预习报告必须在该次实验前完成，无预习报告不得参加当次实验，包括实验名称、实验目的、实验原理、实验内容与要求、实验步骤与方案；正式报告包括实验结果与分析、思考题、实验总结与心得，正式报告在实验完成后写，紧接预习报告部分。预习报告和正式报告合在一起作为该次实验的实验报告上交。 实验名称 实验目的 实验原理——所仿真或设计的电路的基本工作原理或待分析的特性的简单说明。 实验内容与要求——工具软件的练习可忽略。 实验步骤与方案——本实验中包括待分析的电路图、电路网表文件及分析命令语句等，或电路描述代码、测试代码及验证设置。在检查预习报告时可提供草稿，实验完成后将正确内容添加到正式报告中。 实验结果与分析——实验指导书报告要求部分的内容，是整份实验报告的核心，实验结果与结果分析缺一不可。 实验总结与心得——可写实验过程遇到问题的分析与总结及针对本次实验的建议与意见。 实验报告首页必须注明班级、学号、姓名及实验时间、第 页_共 页。 实验报告宜简明扼要，大量篇幅的抄袭往往掩盖实验效果。 每次必须将自己的实验报告装钉到一起，以免遗失；将使用的计算机对应桌号和实验箱编号在报告首页右上角醒目标注。 对严重抄袭的报告一律降低评分等级。 电路模拟部分  实验一 NMOS场效应晶体管的特性分析 实验目的 1．掌握用SPICE对电路进行描述和仿真的基本方法； 2．熟悉如何使用HSPICE（TSPICE）对电路进行仿真的方法； 3．掌握对一个NMOS晶体管I-V特性和转移特性进行spice仿真的基本方法 4．掌握察看仿真输出波形的基本方法。 实验原理： Hspice软件使用介绍（见附一） Spice基本语法说明 Title 仿真文件标题，sp文件在第一行一般都有 Comments $ * - 行注释符 $ - 命令语句后的注释 Options 仿真条件或输出控制设置 Print/Plot/Probe .print v(d) i(rl) 制定输出变量及输出类型 .plot v(g) Analysis .tran .1n 5n 给出分析命令 Initial Conditions .ic v(b) = 0 $ 输入的初始状态 Sources Vg g0 pulse 0 1 0 0.15 0.15 0.42 $添加电源及信号源 Circuit Description MN d g gnd n nmos 电路网表描述 RL vdd d 1K Model Libraries . ．model n nmos level = 49 模型及参数定义 + vto = 1 tox = 7n $ + 续行符 END .end $ 仿真文件终结符号 千万不可忘记结尾的.end，命令语句前必须加． NMOS的I-V特性和转移特性分析: 增强型NMOS的转移特性曲线和IV特性曲线 耗尽型NMOS的转移特性曲线和IV特性曲线 增强型NMOS直流特性分析原理电路 netlist文件示例： NMOS反相器DC特性分析的netlist文件，nmos_inv.sp. SIMPLE NMOS INVERTER $TITLE *.INCLUDE ‘../models’ $MODEL包含文件，也可用下两句定义 .MODEL PCH PMOS LEVEL=2 .MODEL NCH NMOS LEVEL=2 .DC VIN 0 5 0.1 $定义分析类型 .OPT POST $输入输出控制 .PRINT DC V(OUT) V(IN) $指定输出变量 .PLOT DC V(OUT) V(IN) .PROBE DC V(OUT) V(IN) ** Sour