IC课设报告自复位锁存器的设计(任炫光U201314480)

自复位锁存器的设计

学院：自动化学院

专业：测控技术与仪器

班级：1301班

姓名：任炫光 U201314480 组员：王帅 U201314478 赵士煦 U201314475

二零一五年十一月

IC课程设计论文 自复位锁存器的设计

摘 要

该报告介绍了自复位锁存器的相关功能和自复位锁存器的基本原理及构成。基于0.18mmCMOS工艺进行设计，电源电压为1.8V。用Linux下的ADE(Analog Design Environment)用CMOS进行D触发器、RC延时电路、反相器的模拟搭建，调整好参数后用ADE进行硬件模拟仿真，最后组成自复位锁存器进行硬件模拟仿真。最终达到延时时间超过150ns，上升下降时间小于1ns，迟滞时间小于1ns的要求。

关键词：自复位锁存器； CMOS； ADE； 硬件模拟仿真

Abstract

The report describes the basic principle and structure of the self - reset latch，based on 0.18mm CMOS process design, power supply voltage is 1.8V. Setting up D flip flops、RC delay circuit、inverter in Linux from ADE (Analog Design Environment) used by CMOS. Adjusting to good parameter with ADE hardware simulation, and finally self-reset latch hardware simulation. Finally, the delay time is more than 150ns, the rise time and the fall time are both less than 1ns, and the lag time is less than 1ns.

Keywords：Self - reset latch； COMS; ADE；Hardware simulation

IC课程设计论文 自复位锁存器的设计

目 录

摘 要 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 目 录 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 第一章 绪论 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3

1.1选题背景 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 1.2目的和意义 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 第二章 设计要求 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3

2.1设计题目描述 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 2.2性能指标要求 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 第三章 设计原理 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4

3.1 自复位锁存器的原理 ---------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.2 CMOS原理 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 5

3.2.1 CMOS简介 --------------------------------------------------------------------------------------------- 5 3.2.2 CMOS反相器工作原理 ----------------------------------------------------------------------------- 5 3.2.3 CMOS三态门工作原理 ----------------------------------------------------------------------------- 5 3.2.4 CMOS RC延时电路 ---------------------------------------------------------------------------------- 6 3.2.5 CMOS或非门工作原理 ----------------------------------------------------------------------------- 6 3.4 ADE（Analog Design Environment）软件概述 ---------------------------------------------------- 7 第四章 总体设计 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7

4.1 系统模块图 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 4.2 分模块的详细设计 ------------------------------------------------------------------------------------------- 8

4.2.1 D触发器模块 ---------------------------------------------------------------------------------------- 8 4.2.2 RC延时模块 ---------------------------------------------------------------------------------------- 10 4.2.3 整形模块（反相器） ----------------------------------------------------------------------------- 11 4.3 宽长比的调节(详细介绍) -------------------------------------------------------------------------------- 11

4.3.1 反相器的宽长比 ----------------------------------------------------------------------------------- 11 4.3.2 RC延时电路的宽长比 ---------------------------------------------------------------------------- 11 4.3.3 D触发器传输门（三态门）的宽长比 ------------------------------------------------------- 14 4.3.4 D触发器或非门的宽长比 ----------------------------------------------------------------------- 14

第五章 仿真及显示结果 --------------------------------------------------------------------------------------------- 15

5.1 D触发器模块显示结果 ----------------------------------------------------------------------------------- 15 5.2 延时模块显示结果 ----------------------------------------------------------------------------------------- 17 5.3 整形模块仿真结果 ----------------------------------------------------------------------------------------- 17 5.4显示结果（详细介绍） ----------------------------------------------------------------------------------- 17 分工 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 19 心得总结 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 19 致 谢 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21 参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 21

IC课程设计论文 自复位锁存器的设计

第一章 绪 论

1.1选题背景

锁存器(Latch)是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。锁存器的最主要作用是缓存，其次完成高速的控制器与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个 I/O 口既能输出也能输入的问题。锁存器是利用电平控制数据的输入，它包括不带使能控制的锁存器和带使能控制的锁存器。

1.2目的和意义

自复位锁存器作为锁存器的特例有自动恢复原来信号状态的功能。这样不需要人工设置，自复位锁存器能在信号给出后延时特定时间重新回到初始状态这样在一些不方便人工干预的场合，自复位锁存器能很好的实现对信号的再控制。所以自复位锁存器在自动化越来越普遍的当今社会显得尤为重要。自复位锁存器具有：定时、延时、脉冲整形等功能。

第二章 设计要求

2.1设计题目描述

设计一个自复位锁存器，其功能为： （1）初始输出为OUT=0；

（2）当输入一个窄脉冲（≤10ns）信号时，检测输入信号的上升沿，在上升沿到来的同时自复位锁存器的输出变为OUT=1；

（2）在上述的输入窄脉冲撤销后，自复位锁存器的输出OUT=1仍能继续保持较长时间（≥100ns），而后自复位，回到默认状态OUT=0。