TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真讲解.pdfVIP

IC课程设计报告 题 目 TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真 学 院 专 业 班 级 学生姓名 日 期 指导教师（签字） 0 HSPICE简介 SPICE （Simulator Program with Integrated Circuit Emphasis ，以集成电路为重 点的模拟程序）模拟器最初于20 世纪70 年代在berkeley 开发完成，能够求解描 述晶体管、电阻、电容以及电压源等分量的非线性微分方程。SPICE 模拟器提供 了许多对电路进行分析的方法，但是数字VLSI 电路设计者的主要兴趣却只集中 在直流分析（DC analysis ）和瞬态分析（transient analysis ）两种方法上，这两种 分析方法能够在输入固定或实时变化的情况下对节点的电压进行预测。SPICE 程 序最初是使用FORTRAN 语言编写的，所以SPICE 就有其自身的一些相关特点， 尤其是在文件格式方面与FORTRAN 有很多相似之处。现在，大多数平台都可以 得到免费的SPICE 版本，但是，往往只有商业版本的SPICE 才就有更强的数值 收敛性。尤其是HSPICE ，其在工业领域的应用非常广泛，就是因为其具有很好 的收敛性，能够支持必威体育精装版的器件以及互连模型，同事还提供了大量的增强功能来 评估和优化电路。PSPICE 也是一个商业版本，但是其有面向学生的限制性免费 版本。本章所有实例使用的都是HSPICE ，这些实例在平台版本的SPICE 中可能 不能正常运行。 虽然各种 SPICE 模拟器的细节随着版本和操作平台的不同而各不相同，但 是所有版本的 SPICE 都是这样工作的：读入一个输入文件，生产一个包括模拟 结果、警告信息和错误信息的列表文件。因为以前输入文件经常是以打孔卡片盒 的方式提供给主机的，所以人们常常称输入文件为SPICE“卡片盒（dec ）”，输 入文件中的每一行都是一张“卡片”。输入文件包含一个由各种组件和节点组成的 网表。当然输入文件也包含了一些模拟选项、分析指令以及器件模型。网吧可以 通过手工的方式输入，也可以从电路图或者CAD 工具的版图(layout) 中提取。 一个好的SPICE“卡片盒”就好像是一段好的软件代码，必须具有良好的可 读性、可维护性以及可重用性。适当地插入一些注释和空白间隔有助于提高“卡 片盒”的可读性。一般情况下，书写 SPICE“卡片盒”的最好方法就是：先找一个 功能完备、正确的“卡片盒”范例，然后在此基础上对其进行修改。 二、要与要求 在两相时钟技术中，必须十分小心的对两个时钟信号进行布线以保证它们的 1 重叠性最小。虽然 CMOS 提供了一种允许时钟偏差的解决办法，但还可以设计 出只用单相位时钟的寄存器。由 Yuan 和 Svensson 提出的真单相钟控寄存器 （TSPCR，True Single-Phase Clocked Register）使用单个时钟。它解决了上述问 题。该锁存器主要是能够很好的解决上述问题，达到记录和保持数据的本领，在 一定程度上解决了之前所遇到的问题。该锁存器能在CLK为高电平时记录并保 存数据，在CLK为低电平时，即使出现IN为1，将对数据进行丢弃。通过HSPICE 软件模拟，达到本次课程设计的目的。 关键字：课程设计，TSPC，HSPICE，真单相钟控寄存器 三、设计原理 下图【图 1】是正锁存器的基本原理图。对于正锁存器，当CLK 为高时， 锁存器处于透明模式，相当于两个串联的反相器；因此锁存器是非反相的，并把 输入传送到输出。反之，当CLK=0时，两个反相器都不起作用，锁存器处于维 持状态。只有上拉网络起作用，而下拉网络则不工作。由于采用两级串联的方法， 在这一模式下不会有任何信号可以从锁存器的输入传送到输出端。一个寄存器可 以通过串联正反锁存器来构成。其时钟负载与通常的传输门寄存器活CMOS 寄 存器类似。它主要优点是只用单相位时钟。