目录
一.课程设计的目的 2
二.电路原理 2
（一）4位与非门电路（必做题） 2
1.电路原理 2
2.电路原理图 3
1.电路原理 4
2.电路原理图 4
三.课程设计过程及结果 4
（一）4位与非门电路（必做题） 4
1.网表文件 4
2.软件界面 5
3.电压节点列表 6
4.仿真波形 6
（二）2位计数器电路（选做题） 6
1.D触发器 6
2.非门 8
3.异或门 9
4.与门 10
5.二位计数器 11
五.心得体会 13
一.课程设计的目的
根据半导体集成电路以及Hspice软件知识，以及数字电路等课程的知识，使用集成电路工艺完成4位与非门以及2位计数器的设计。希望通过本次集成电路设计学会集成电路的设计流程，熟练掌握Hspice软件的使用。
二.电路原理
（一）4位与非门电路（必做题）
1.电路原理
与非门是数字电子技术的一种基本逻辑电路，是与门和非门的叠加，有两个或两个以上输入和一个输出。
与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。与运算输入要求有两个，如
果输入都用0和1表示的话，那么与运算的结果就是这两个数的乘积。如1和1（两端都有信号），则输出为1；1和0，则输出为0；0和0，则输出为0。与非门的结果就是对两个输入信号先进行与运算，再对此与运算结果进行非运算的结果。简单说，与非与非，就是先与后非。
与非门真值表：有0出1，全1出0
电工学里一种基本逻辑电路，是与门和非门的叠加，有两个输入和一个输出，真值表为：
充气模型
图1
CMOS（本意是指互补金属氧化物半导体——一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料） 是微机主板上的一块可读写的RAM芯片，用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。CMOS可由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。 CMOS RAM本身只是一块存储器，只有数据保存功能，而对CMOS中各项参数的设定要通过专门的程序。早期的CMOS设置程序驻留在软盘上的(如IBM的PC/AT机型)，使用很不方便。现在多数厂家将CMOS设置程序做到了BIOS芯片中，在开机时通过特定的按键就可进入CMOS设置程序方便地对系统进行设置，因此CMOS设置又被叫做BIOS设置。早期的CMOS是一块单独的芯片MC146818A(DIP封装)，共有64个字节存放系统信息,见CMOS配置数据表。386以后的微机一般将 MC146818A芯片集成到其它的IC芯片中(如82C206，PQFP封装)，最新的一些586主板上更是将CMOS与系统实时时钟和后备电池集成到一块叫做DALLDA DS1287的芯片中。随着微机的发展、可设置参数的增多，现在的CMOS RAM一般都有128字节及至256字节的容量。为保持兼容性，各BIOS厂商都将自己的BIOS中关于CMOS RAM的前64字节内容的设置统一与MC146818A的CMOS RAM格式一致，而在扩展出来的部分加入自己的特殊设置，所以不同厂家的BIOS芯片一般不能互换，即使是能互换的，互换后也要对 CMOS信息重新设置以确保系统正常运行. 你认识主板上的BIOS芯片吗？介绍常见的BIOS芯片的识别 ROM BIOS是主板上存放微机基本输入输出程序的只读存贮器， 其功能是微机的上电自检、开机引导、基本外设I/O和系统CMOS 设置。主板上的ROM BIOS芯片是主板上唯一贴有标签的芯片，一般为双排直插式封装(DIP)，上面印有“BIOS”字样。虽然有些BIOS 芯片没有明确印出“BIOS”，但凭借外贴的标签也能很容易地将它认出。 586以前的BIOS多为可重写EPROM芯片，上面的标签起着保护BIOS内容的作用(紫外线照射会使EPROM内容丢失)，不能随便撕下。 586以后的ROM BIOS多采用EEPROM(电可擦写只读ROM)，通过跳线开关和系统配带的驱动程序盘，可以对EEPROM进行重写，方便地实现BIOS升级。常见的BIOS芯片有AMI、Award、Phoenix等，在芯片上都能见到厂商的标记。
现在的CMOS芯片通常都集成在主板的BIOS芯片里面（所以主板上一般看不到CMOS芯片，只能看到BIOS芯片!
2.电路原理图
图2
（二）2位计数器电路（选做题）
1.电路原理
分析计数器要用到触发器的相关知识，其中JK触发器最常用，偶尔用到T触发器和D触发器。
由于计数器的控制单元由逻辑门电路构成，分析前还要简要回顾一下与、或、非等常用逻辑门电路的相关知识。另外，用模式化方法分析计数器还要用到逻辑代数的运算方法、逻辑函数的化简方法等相关知识。
计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。
在设计中，可以采用两种方法来实现简单的计数器。采用图形设计方法，设计者可以调用设计软件提供的库元件，如基本的逻辑器件与门、或门、四位十进制计数器74160等等，并将这些元件以一定方式连接，从而构成目标计数器；采用语言设计方法，设计者只要根据语言规则定义目标计数器的管脚，并描述目标计数器的功能，然后设计软件便可以自动综合出目标计数器，采用这种设计方法，设计者不用考虑实际可用硬件的构成方式，因此很灵活方便。
染料敏化太阳能电池
2.电路原理图
图3
三.课程设计过程及结果
（一）4位与非门电路（必做题）
1.网表文件
nmosnand 4
.options list node post
.
tran 20p 50n
vccvcc 0 5
m1vccvcc 5 5 nch l=1u w=20u
m2 5 1 6 6 nch l=1u w=20u
m3 6 2 7 7 nch l=1u w=20u
m4 7 3 8 8 nch l=1u w=20u
m5 8 4 0 0 nch l=1u w=20u
对接扣件v1 1 0 PULSE .2 4.8 2N 1N 1N 5N 20N
v2 2 0 PULSE .2 4.8 2N 1N 1N 5N 20N
v3 3 0 PULSE .2 4.8 2N 1N 1N 5N 20N
v4 4 0 PULSE .2 4.8 2N 1N 1N 5N 20N
.model nchnmos level=1
.end
2.软件界面
图4
3.电压节点列表
图5
4.仿真波形
图6
（二）2位计数器电路（选做题）
1.D触发器
（1）网表文件
d
.OPTIONS LIST NODE POST
.TRAN 200P 20N
V1 1 0 5Vdc
M9 5 2 7 7 NCH L=1U W=80U
M1 1 1 3 3 NCH L=1U W=20U
M10 7 8 0 0 NCH L=1U W=80U
M2 1 1 4 4 NCH L=1U W=20U
M3 1 1 5 5 NCH L=1U W=20U
M4 3 2 0 0 NCH L=1U W=80U
M5 4 3 6 6 NCH L=1U W=80U
V2 2 0 PULSE .2 4.8 2N 1N 1N 5N 20N
V3 8 0 5Vdc
M6 6 8 0 0 NCH L=1U W=80U
M7 4 5 0 0 NCH L=1U W=80U
M8 5 4 0 0 NCH L=1U W=80U
C1 4 0 .75P
C2 5 0 .75P
.MODEL NCH NMOS LEVEL=1
.END
（2）电路原理图
图7
（3）仿真波形手动滤水器
y型钢
图8
2.非门
（1）网表文件
NOT Circuit
.OPTIONS LIST NODE POST
.TRAN 200P 20N
M1 3 2 1 1 PCH L=1U W=20U
M2 3 2 0 0 NCH L=1U W=20U
V1 1 0 5
V2 2 0 PULSE .2 4.8 2N 1N 1N 5N 20N
.MODEL PCH PMOS LEVEL=1
.MODEL NCH NMOS LEVEL=1
.END
（2）电路原理图
图9
（3）仿真波形
图10
3.异或门
（1）网表文件
XOR Circuit
.OPTIONS LIST NODE POST
.TRAN 200P 20N
M1 1 1 4 4 NCH L=1U W=20U
V2 2 0 PULSE .2 4.8 0N 1N 1N 5N 20N
M2 1 1 5 5 NCH L=1U W=20U
V3 3 0 PULSE .2 4.8 0N 1N 1N 5N 20N
M3 1 1 6 6 NCH L=1U W=20U
M4 4 2 0 0 NCH L=1U W=20U
M5 5 3 0 0 NCH L=1U W=20U
M6 8 2 0 0 NCH L=1U W=20U
M7 6 3 8 8 NCH L=1U W=20U
M8 7 4 0 0 NCH L=1U W=20U
M9 6 5 7 7 NCH L=1U W=20U
V1 1 0 5Vdc
.MODEL NCH NMOS LEVEL=1
.END
（2）电路原理图
图11
（3）仿真波形
准入控制系统
图12
4.与门
（1）网表文件
mosnand
.OPTIONS LIST NODE POST
.TRAN 200P 200N
M1 4 2 5 5 NCH L=1U W=40U
M2 5 3 0 0 NCH L=1U W=40U
M3 4 2 1 1 PCH L=1U W=40U
