题 目: | CMOS加法器的设计 |
学 院: 地板线槽 | 电子工程学院 |
年 级: | 2013级 |
专 业: | 集成电路工程 |
蜗轮副姓 名: | 孟繁刚 |
学 号: | 2131376 |
指导教师: | 曲伟 |
| |
2014 年 1 月 2 日
CMOS加法器的设计
鼓膜式板框压滤机
火筒式加热炉前言
加法
器是产生数的和的装置
。加数和被加数为输入
,和数与进位为输出
的装置
为半加器
。若加数、被加数与低位的进位
数为输入
,而和数与进位为输出
则为全加器。常用作计算机算术逻辑
部件,执行逻辑操作、移位与指令
调用。在电子学中,加法
器是一种数位电路
,其可进行数字的加法计算。在现代的电脑中,加法
器存在于算术逻辑单元
(ALU)之中。 加法
器可以用来表示各种数值,如:BCD、加三码,主要的加法器是以二进制
作运算。由于负数可用二的补数来表示,所以加减器也就不那么必要。 以单位元的加法器来说,有两种基本的类型:半加器和全加器,半加器有两个输入和两个输出,输入可以标识为 A、B 或 X、Y,输出通常标识为合 S 和进制 C。A 和 B 经 XOR 运算后即为 S,经 AND 运算后即为 C。
全加器引入了进制值的输入,以计算较大的数。为区分全加器的两个进制线,在输入端的记作 Ci 或 Cin,在输出端的则记作 Co 或 Cout。半加器简写为 H.A.,全加器简写为 F.A.。 半加器:半加器的电路图半加器有两个二进制的输入,其将输入的值相加,并输出结果到和(Sum)和进制(Carry)。半加器虽能产生进制值,但半加器本身并不能处理进制值。全加器:全加器三个二进制的输入,其中一个是进制值的输入,所以全加器可以处理进制值。全加器可以用两个半加器组合而成。
一、设计要求
本次设计要求实现一个加法器,通过从前端到后端的设计过程,了解数字集成电路设计流程,基本单元选用复杂cmos电路实现的一位全加器,采用pmos与nmos网络完全对偶的mirror型。
图 1位加法器级联图
如图1所示,四个1位加法器级联成一个4位加法器的级联图。这种电路的好处是将每前一级的Cin与后一级的Cout直接级联,连接比较方便,电路比较好设计。版图设计也相对较简单,画出一位全加器的版图,多位全加器的版图就迎刃而解。由于采用直接级联,前一级
的输出延时要累加到后一级的输入进位中,最后会导致级联越多,延时越多。为了提高性能,可以采用曼彻斯特进位链或是进位旁路。
二、全加器的逻辑关系和真值表
全加器英语名称为full-adder,是用门电路实现两个二进制数相加并求出和的组合线路,称为一位全加器。一位全加器可以处理低位进位,并输出本位加法进位。多个一位全加器进行级联可以得到多位全加器。
A、B分别为加数与被加数,Ci为低位向本位的进位值,S为“和”,Co为本位向高位的进位值。全加器的逻辑关系为:S=A⊕B⊕Ci
Co=ACi+BCi+AB=(A⊕B)Ci+AB
全加器真值表如下表:
A B Ci | S Co | A B Ci | S Co |
0 0 0 | 0 0 | 1 0 0 | 1 0 |
0 0 1 | 1 0 | 1 0 1 | 0 1 |
防辐射面料 0 1 0 | 1 0 | 1 1 0 | 0 1 |
0 1 1 | 0 1 | 1 1 1 | 1 0 |
| | | |
表1 全加器真值表
三、全加器电路结构的设计
本设计采用cadence软件,对全加器的电路结构进行设计、仿真,并画出版图。电路结构如下图所示。