收音机的制作

目录

一、实验目的

二、实验原理

三、实验内容

四、实验结果及问题分析

一、实验目的

1、 掌握cadence软件的基本操作 2、 了解Schematic设计环境

3、 掌握主从式D触发器原理图输入方法 4、 掌握前仿真的方法，步骤以及参数设置

二、实验原理

如上图，主从式D触发器是由两个电平D触发器组成的边沿触发器。图中的FF1和FF2是两个电平触发的D触发器，由图可见，当CLK处于低电平时，CLK1为高电平，因而FF1的输出Q1跟随输入端D的状态变化，始终保持Q1等于D。与此同时，CLK2为低电平，FF2的输出Q2保持原来的状态不变。

当CLK由低电平跳变至高电平时，CLK1随之变成了低电平，于是Q1保持为CLK上升沿到达前瞬间输入端D的状态，此后不再跟随D的状态而改变。与此同时，CLK2跳变为高电平，使Q2与它的输入状态相同。由于FF2的输入就是FF1的输出Q1，所以输出端Q便被置成了与CLK上升沿到达前瞬时D端相同的状态，而与以前和以后D端的状态无关。

主从式D触发器的状态转移真值表：

D 0 0 1 1

说明：输出状态与D状态相同

Qn 0 1 0 1 Qn+1 0 0 1 1 三、实验内容

1、 电路原理图设计

首先创建库与视图单元，根据下图所示的电路原理图，在Schematic Editing窗口中，输入主从式D触发器的原理图，完成原理图的绘制，并检查保存，直到没有错误。

2、 对原理图进行瞬态仿真

在原理图编辑窗口点击ToolsAnalog Environment，弹出Analog Design Environment窗口，如下图所示。

首先我们需要设置库的路径，点击SetupModel libraries，然后点击Browse，将库路径设为/home/iror/gpdk180/models/spectre/gpdk.scs，将Section设为stat。如下图所示。

仿真参数的设置：在Analog Environment 窗口下点击SetupStimuli，这里我们需要设置两个参数，即Input和Global Sources，参数设置如下图所示。

分析类型的设置：点击AnalysesChoose，可以选择分析类型，这里我们选择Tran分析。参数设置如下图。

选择输出：点击OutputsTo Be PlottedSelect On Schematic，到原理图中选择输出的线。

点击SimulationNetlist and Run，可进行仿真，点击后会弹出Welcome to Spectre 窗口，点击OK就开始仿真了，如果提示有错误，就需要修改原理图。 3、 最大工作频率的仿真

在进行最大工作频率仿真前，得给电路加上外部电源，Global Source参数不需要带设置，不然可能出不了仿真结果。

更改clk和D的输入频率，观察输出Q的波形的变化，当Q处于失真的边缘时，即得到触发器的最大工作频率。实验中得到参数如下图时，能使得Q的波形处于失真的边缘点。参数如下图所示。

在AnalogChoose中设置仿真时间为8n，点击SimulationNetlist and Run，得到仿真波形如下图所示。

选中输出Q的波形，点击软件自带的计算器calculator，选中frequency，再点击Eval，得到电路的最大工作频率如下图。

所以得到电路的最大工作频率为：1.66GHz

4、 电路功耗的仿真

将电路的频率调为最大工作频率的一半左右，clk和D的参数设置如下图。

在AnalogChoose中设置仿真时间为8n，点击SimulationNetlist and Run，得到仿真波形如下图所示。

点击软件自带的calculator打开计算器，关闭波形图，再点击calculator中的it，在原理图中选择外部电源的正结点，回到calculator中点击Eval。弹出如下图所示的波形图。

选中abs，取电流的绝对值，点击Eval取得电流的绝对值。再选中average，点击Eval，即可得到电路正常工作时的平均电流。结果如下图所示。

由图可知，电路的工作平均电流为：0.4002mA 可算得电路的功耗为：0.72mw

四、实验结果及问题分析

1、实验结果

通过实验得到该主从式D触发器的最大工作频率为：1.66GHz 功耗为：0.72mw

2、总结及问题分析

a) 由于有前面几次实验的实践，所以在原理图的输入，仿真参数的设置等方面没有遇到什么太大的问题，根据前面反相器实验的基础，完成了以上操作。

b) 实验中，在添加MOS管时，发现原理图上有些MOS管的漏、源极要对调位置，开始不会，经过实践，发现在添加MOS管时按Upside Down可以实现MOS管漏、源极的对调。

c) 当加了外部电源以后，在进行仿真参数设置时，一定要记得关闭Global Source。不然得不到仿真波形。

d) 开始第一次仿真时，总是得不到波形，找了好久也没有找到错误，最后在和队友的图进行对比中发现，有一个NMOS管的衬底没有接地。

e) 到老师验收前，我对电路只有一个大体上的理解，工作原理也是一个大体上的理解，没有对着波形图对电路的工作原理进行过分析，但是在老师的追问下，对着波形对电路进行了仔细的工作原理分析，使我更进一步的理解了该触发器的工作原理。 f) 在进行最大工作频率仿真时，对clk和D的值的代入一定要把握好，当发现到了失真的边缘点时，改变量要放到好小。