2023年专用集成电路实验报告.docx

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1、实验3/4反相器的特性姓名：学号：班级：指导老师:1、实验目的1 .了解反相器的电路结构和版图结构。2 .理解反相器的开关阈值。3 .理解反相器延时与电源和器件尺寸的关系。4 .理解反相器链的延时与器件尺寸的关系。2、实验内容1 .画出一个双阱工艺反相器的版图示意图（不严格规定尺寸和比例关系，画出阱、扩散区、多晶栅极、栅接触孔、源极漏极接触孔、金属即可）。2 .一个0.25Um工艺的反相器，NMOS管的尺寸为1=0.25OumjW=0.375Um;PMOS管的尺寸为1=0.250um,W=1.125Um。a）电源为2.5V,从0到2.5V扫描输入电压Vin,观测输出电压vout,找到开关阈值；

2、b）仅修改PMoS管的W=2.750um,找到此时的开关阈值；c）恢复PMOS管尺寸W=1.125um,电源分别为2.5V、1.5V、IV,观测画和历（50%到50%）;d）修改PMoS管的W=0.750um,电源为2.5V,观测叵和面50%到50%）。3 .四个反相器级联,所有的NMOS管的尺寸为1=0.250Um,W=0.375um;所有的PMOS管的1=0.250um;电源为2.5Voa）第一个反相器的PMoS管W=1.125Im,第二个反相器的PMoS管W=1.875um,第三个反相器的PMoS管W=3.00Oum,第四个反相器的PMOS管W=5.250um;b）四个反相器的PMOS管

3、均为W=1.125um;c）四个反相器的PMOS管均为W=1.875um;d）四个反相器的PMOS管均为W=3.000um;观测四种情况下反相器链的PJ和匚。一、双阱工艺反相器的版图示意图双阱工艺反相器的版图示意图如图1.1所示图1.1二、单个反相器2.1电源为2.5V,从O到2.5V,仿真图形如图2.1从图2.1可以看出在上述条件下的开关阈值大约为:1.25V2.2 修改PMe)S管的W=2.750um,其他条件保持不变,此时的仿真波形如图2.2.图2.2从图2.2可以看出在上述条件下的开关阈值为1.42V2.3 恢复PMoS管尺寸W=1.125Um,电源分别为2.5V、1.51V,此时的仿

4、真波形分别如图2.3,图2.4以及图2.5,其和Q3分别如图中的箭头所示。图2.3图2.4图2.6三、四个反相器级联3.1第一个反相器的PMOS管W=1.125um,第二个反相器的PMOS管W=1875Um,第三个反相器的PMOS管W=3.000Um,第四个反相器的PMOS管W=5.25Oum,其实仿真图图3.13.2四个反相器的PMOS管均为W=1.125um,此时的仿真波形如图3.23.3 四个反相器的PMoS管均为W=1.875um,此时的仿真波形如图3.3图3.33.4 四个反相器的PMOS管均为W=3.OOOum,此时的仿真波形如图3.4四、结论从图3.1到图3.4可以看出,随着工艺

5、尺寸的减小,反相器的延时也随之变小。对比单个反相器和四个反相器级联的情况我们可以发现,输出电压跳变变得陡峭,其血!和画也比单个反相器要长。同时可以看出,随着电压的下降，此W和应也随之增大。附录一、单个反相器的程序*YBZC.1IBcmos25_1eve149.ttTT.MODE1n1NMOS1EVE1=3THETA=O.4.*.MODE1p1PMOS1EVE1=3VDDVDD02.5*VPU1SEVINOPU1SEO52N2N2N98N2OON*VSNVINOSIN(02.51xHZ)VINVN00VGNDGNDOOM1VOUTV1NVDDVDDpMOS1=0.25UW=1.125UM2VOU

6、TVINGNDGNDnMOS1=0.25W=0.375U.DCVN02.50.1.OPTIONPOST=PROBE.PROBEV(VIN)V(VOUT).END说明：根据题目规定不同，只需修改上诉参数的值即可二、四个反相器级联的程序YBZC.MODE1n1NMOS1EVE1=3THE1A=O.4.MODE1p1PMOS1EVE1=3.*.PARAMWN=2WP=2U1P=2U1N=2U.1IBcmos25Jeve149.txtTT*vpu1seVinopu1seos2n2N2N98N200NVSINV1NOS1N(02.5IxHZ)VINV1NOOVGNDGNDOOM1VOUT1V1NVDDV

7、DDpM0S1=O.25W=1.125M2VOUT1VINGNDGNDnMOS1=O.25W=O.375UM3V0UT2VOUT1VDDVDDpMOS1=0.25W=1.125M4V0UT2VOUT1GNDGNDMOS1=O.25UW=0375UM5V0T3V0T2VDDVDDpMOS1=0.25UW=1.125M6VOUT3V0UT2GNDGNDnMOS1=0.25UW=O.375M7VOUTVOUT3VDDVDDpMOS1=O.25W=I.125UM8V0TV0T3GNDGNDnMOS1=O.25UW=0.375U.OPTIONPOst=PROBE.PROBEV(VIN)V(VOT).end说明:根据题目规定不同，只需修改上诉参数的值即可