西北工业大学数集实验6.docx
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西北工业大学数集实验6
实验课六时序逻辑
AMD-K6处理器的脉冲寄存器。
VDD
VDD=2.5V，反相器的延迟TPinv=40Ps，回答下面的问题：
1、画出节点CLK，CLKd，X和Q两个时钟周期内的波形，其中输入D在一个周期中为0，
在另一个周期中为1。
时钟在低电平时，最后一级器件关断，q将保持原值。
当clk由低向高反转时，由于存在三
个反相器的延迟，此时clkd仍为高，在此期间，电路是透明的，输出数据将跟随输入数据
变化。
2、考察这个寄存器的建立时间和保持时间。
建立时间为0，保持时间为三个反相器延时即120ps。
3、对该电路进行仿真，所有管子的初始尺寸可以设定为：
NMOS：
W/L=0.5um/0.5um
PMOS：
W/L=1.8um/0.5um
通过观察关键点的波形，更改某些管子的尺寸，使电路能够正常工作。
贴出正常工作时
两个时钟周期的波形。
其中D在一个周期为0，一个周期为1。
施加激励可参考：
VclkCLK0pwl（000.3n00.4n2.50.7n2.50.8n0R）
VinDD0pwl（00800p0900p2.5）
注意，在SP文件中加入初始状态描述
.icV（Q）=0V（x）=2.5V（CLKD）=0
.tran0.001n2nUIC
代码如下：
实验六AMD-K6处理器的脉冲寄存器
.optionprobe
.unprotect
.lib'D:
\spics\cmos25_level49.lib'TT
.globalvdd
.icV（q）=0V（x）=2.5V（clkf）=0
Vclkclk0pwl（000.3n00.4n2.50.7n2.50.8n0R）
VinDd0pwl（00800p0900p2.5）
Vvddvdd0dc=2.5v
.subcktinvertinoutNW=0.25uPW=0.5u
M1outinvddvddPMOSW=PWL=0.5u
M2outin00NMOSW=NWL=0.5u
.ends
.subcktinvert2inoutNW=0.25uPW=0.5u
M1outinvddvddPMOSW=PWL=0.25u
M2outin00NMOSW=NWL=0.25u
.ends
.subcktinvertsinout
X1in1invertNW=0.25uPW=0.5u
X212invertNW=0.25uPW=0.5u
X32outinvertNW=0.25uPW=0.5u
.ends
.subcktfdin1in2in3in41
M31in1vddvddPMOSW=0.5uL=0.25u
M41in220NMOSW=0.25uL=0.25u
M52in330NMOSW=0.25uL=0.25u
M63in400NMOSW=0.25uL=0.25u
.ends
X8clkclkfinverts
X4clkclkdclkfxfd
M7xdvddvddPMOSW=0.5uL=0.25u
M8xclkfvddvddPMOSW=0.5uL=0.25u
X5xclkxclkfOUTfd
X6OUTqfinvert2NW=0.25uPW=0.5u
X7qfqinvert2NW=0.25uPW=0.5u
.tran0.01n5nUIC
.plotV（q）V（clk）V（clkf）V（x）V（d）
.end
从上向下为：
clk,clkd,d,x,q的波形
（时钟占空比为50%）
a）A、B寄存器的建立时间Tsetup=100ps，保持时间Thold=0，与时钟相关的传输延迟
Tcq=50ps，Tlogic=250ps，求输入时钟的最高频率（时钟偏斜时间Tskew=0）。
b）假定输入到B的时钟相对于输入到A的时钟有偏斜的情况存在，那么在下列情况下
求输入最高时钟频率。
ⅠTskew=50ps
ⅡTskew=-50ps
RS触发器。
M13
Q
SN
M3
1、交叉耦合的反相器的阈值电压已经被预置为VDD/2左右，求能够保证触发器正常工
作的尺寸系数N，即，当VS变化到VDD或0时，VQ=VDD/2。
VDD=2.5v。
VTn=0.43V，Kn’=115×10-6A/V2，=0.06V-1
VTp=-0.4V，Kp’=-30×10-6A/V2，=-0.1V-1
当VS=2.5v,VR=0v，此时临界条件为VQ=VDD/2,VQ=0v则：
M1，M3导通且处于速度饱和，
则计算如下：
2、M4、M5的尺寸为W/L=0.5um/0.5um，对该SR触发器进行功能仿真，若有必要可
以适当调节参数使该触发器能够正常工作。
代码如下：
radix11
ioii
vnamesr
tunitus
trise0.001
tfall0.001
vih2.5
vil0.0
vol0.0
voh2.5
0
10
0.5
10
1
01
1.5
00
2
01
2.5
10
3
00
实验六RS触发器.unprotect
.lib'D:
\spics\cmos25_level49.lib'TT.globalvdd.vec'D:
\spics\experiment\vv.vec'.icV（q）=0V（qd）=2.5
Vddvdd0dc=2.5v.SUBCKTlastinouts
M1outinvddvddPMOSW=1.5uL=0.5u
M2outin00NMOSW=0.5uL=0.5u
M3outs00NMOSW=0.595uL=0.5u.ends
X1qqdslast
X2qdqrlast.tran1n5uUIC.probeV（q）V（qd）.end
从上向下依次为s，r，q，q的波形
s的波形
r的波形
q的波形
q的波形
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