ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - oOo - TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ VI ĐIỆN TỬ VÀ THIẾT KẾ VLSI ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ LAYOUT MẠCH FULL-ADDER Người hướng dẫn : PGS TS NGUYỄN VĂN CƯỜNG Học viên thực hiện: NGUYỄN THỊ TUYẾT TRINH Lớp : KTĐT KHÓA K32 Đà Nẵng, 05/2016 PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ MẠCH FULL ADDER Đà Nẵng, tháng 04/2015 Bài tập môn học Công Nghệ Vi Điện Tử Thiết Kế VLSI Full-adder phần tử quan trọng mạch thực phép toán số học Phần tử thực phép toán cộng số nhị phân bit (A B) với giá trị nhớ (Cin) để tạo giá trị tổng nhớ đầu Đặc tả thiết kế: - Thời gian trễ truyền tín hiệu Sum Carry_out < 1.2 ns - Bề mặt mạch < 1500 - Công suất động ( Vdd = 2,5V f max = 20MHz) < mW Các bước thiết kế: Bước 1: Mô tả Boole mạch Thiết kế bắt đầu việc xem xét mô tả Boole mạch cộng nhị phân Gọi A B hai biến đầu vào Cin carry_in bit Bộ cộng nhị phân toàn phần mạch tổ hợp có đầu vào đầu A B Cin Sum (S) Cout= Ccarry_out 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Hình 1: Mô tả Boole mạch Full-adder Biểu thức xác định Sum Ccarry_out : Sum = A ⊕ B ⊕ C = ABCin + A BCin + A BCin + ABCin Cout = Ccarry_ out = AB + ACin + BCin Bước 2: Sơ đồ mức cổng mạch cộng nhị phân toàn phần Sử dụng sơ đồ mức cổng full-adder hình 1, vẽ sơ đồ nguyên lý phần mềm DSCH SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Trinh_K32 Trang Bài tập môn học Công Nghệ Vi Điện Tử Thiết Kế VLSI Hình 2: Sơ đồ nguyên lý phần tử Full-adder (1bit) Bước 3: Sơ đồ mức Transistor mạch cộng toàn phần Hình 3: Sơ đồ mức transistor PHẦN II MÔ PHỎNG TRẠNG THÁI BỘ CỘNG NHỊ PHÂN TOÀN PHẦN Kết mô hiền thị Led ngõ SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Trinh_K32 Trang Bài tập môn học Công Nghệ Vi Điện Tử Thiết Kế VLSI + Khi đầu vào A=0, B= 0, Cin= 0; đầu Carry_out = ( led1 tắt), Sum_out = (led tắt) + Khi đầu vào A=0, B= 0, Cin= 1; đầu Carry_out = ( led1 tắt), Sum_out = (led sáng tím) + Khi đầu vào A=0, B= 1, Cin= 1; đầu Carry_out = ( led1 sáng xanh), Sum_out = (led tắt) SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Trinh_K32 Trang Bài tập môn học Công Nghệ Vi Điện Tử Thiết Kế VLSI + Khi đầu vào A=1, B= 1, Cin= 1; đầu Carry_out = ( led1 sáng xanh), Sum_out = (led sáng tím) PHẦN III LAYOUT VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM MICROWIND 3.1 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Trinh_K32 Trang Bài tập môn học Công Nghệ Vi Điện Tử Thiết Kế VLSI Thiết kế layout tự động Microwind 3.1: Khởi tạo file Verilog để thực layout tự động phần mềm Microwind 3.1 SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Trinh_K32 Trang Bài tập môn học Công Nghệ Vi Điện Tử Thiết Kế VLSI Hình 4: Sơ đồ layout tự động Microwind 3.1 Giãn đồ thời gian mô dạng sóng vào/ mạch full-adder auto, kết minh họa hình 5: Hình 5: Dạng sóng mô Layout mạch full-adder chạy tự động phần mềm Microwind3.1 Mạch logic thiết kế hoạt động theo yêu cầu Do ta thiết kế layout dựa sơ đồ mạch logic Bước 1: Chọn công nghệ thiết kế mạch SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Trinh_K32 Trang Bài tập môn học Công Nghệ Vi Điện Tử Thiết Kế VLSI Theo yêu cầu kỹ thuật, add vào file rules phần mềm mô Bước 2: Bắt đầu vẽ layout Trước vẽ mạch chi tiết gồm NMOS PMOS ta cần sử dụng Metal1 để tạo nguồn (VDD+) đất (VSS-) Bước 3: Ta chọn thông số cho NMOS PMOS thích hợp với mạch cần thiết kế Bước 4: Ứng dụng tool move, cut, zoom, text… để vẽ đặt tên cho mạch Sau hoàn thành phần vẽ layout phần mềm MICROWIND 3.1 kết sau: SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Trinh_K32 Trang Bài tập môn học Công Nghệ Vi Điện Tử Thiết Kế VLSI Hình 6: Sơ đồ layout tay Microwind 3.1 - o O o - SVTH: Nguyễn Thị Tuyết Trinh_K32 Trang