二选一数据选择器

一：数据选择器的基本原理

数据选择器是指经过选择，把多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去，实现数据选择功能的逻辑电路称为数据选择器。它的作用相当于多个输入的单刀多掷开关，其示意图如下：

图1 n位通道选择信号

数据选择器除了可以实现一些组合逻辑功能以外，还可以做分时多路传输电路、函数发生器及数码比较器等。常见的数据选择器有4选1、8选1、16选1电路。

在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路选出来的电路，叫做数据选择器

数据选择器(MUX)的逻辑功能是在地址选择信号的控制下，从多路数据中选择一路数据作为输出信号

下图所示为二选一数据选择器原理图，a,b为输入端，sel为控制端，out为输出端

图1-1数据选择器原理图

二 电路逻辑功能

2.1 电路逻辑图

(是数据选择控制端，为0时选择A，为1时选择B）

要实现2选1选择器，逻辑电路图如下所示

图2-1数据选择器逻辑电路图

2.2真值表与表达式

二选一数据选择器逻辑表达式为：

根据逻辑表达式所列真值表如下图所示

图2-2数据选择器真值表图

2.3电路设计及仿真

根据原理电路图并使用S-Edit软件设计出数据选择器的电路图及对应符号图如下：

图 2-3数据选择器符号图

根据符号图并使用S-Edit软件设计出的数据选择器电路图如下所示

图 2-4数据选择器电路图

导出的SPICE文件，如下图所示

图2-5 spice文件

加载包含文件，如下图所示

图2-6 加载后的SPICE文件

在其基础上进行仿真：

下图从上到下依次为Y. S B A,结合逻辑表达式及真值表可知，电路为正确的

图2-7 模拟波形仿真图

三 版图设计

3.1总体版图设计及DRC验证

3.1.1数据选择器版图设计步骤

（1）新建文件夹：在电脑本地磁盘新建文件夹，文件夹名为shuju。

（2）打开L-Edit 软件：在桌面上双击L-Edit v13.0 快捷键，打开L-Edit v13.0 软件。

（3）另存新文件：选择File——Save As 命令，打开“另存为”对话框，在“保存在”下拉列表框中选择存储目录（存储在刚才新建的文件夹SHUJU中），在“文件名”文本框中输入新文件名称。

（4）取代设定：选择File——Replace Setup 命令，单击出现的对话框的From file 下拉列表右侧的Browser按钮，选择d:\My Documents\Tanner EDA\Tanner Tools v13.0\L-Edit and LVS\SPR\Lights\Layout\lights.TDB 文件，再单击OK 按钮。接着出现一个警告对话框，按确定按钮，就可将lights.TDB 文件的设定选择性应用在目前编辑的文件，包括格点设定、图层设定等。

（5）复制组件：选择Cell——Copy 命令，打开Select Cell to Copy 对话框，单击其中的Browser 按钮，在出现的对话框中选择inv.TDB，再在Select Cell to Copy 对话框中选择BASECONTACH 组件，如图所示，单击 OK 按钮，则可将BASECONTACH组件复制至SHU JU BI JIAO QI.TDB 文件中。之后再以同样的方式将BASECONTACH、input、NMOS、PMOS、out 组件复制到SHUJU.TDB 文件中。

图12

（6）引用组件：引用上述复制的组件BASECONTACH、BASECONTACP、input、NMOS、PMOS、out，选择Cell——Instance 命令，打开Select Cell to Instance 对话框，可以看到，在组件列表中有这6 个组件，选择BASECONTACN组件再单击 OK 按钮，可以看到编辑画面出现一个BASECONTACN 组件。

（7）编辑以上引用组件成4选1数据选择器版图，对其进行设计规则检查（DRC 检查）直至无错误为止。

（8）提取设置：提取设置主要是对将要提取出的SPICE 文件进行一些设置，选择 Tools——Extract Setup 命令，在弹出的Setup Extract 对话框的General 中勾选Extract Standard Rule Set，然后单击像铅笔图样的图标。

点击铅笔图标后会弹出另外一个对话框，如下图所示。

图14

在Setup Extract Standard Rule Set 对话框的General 选项Extract definition file 下选择文件lights.ext（d:\My Documents\Tanner EDA\Tanner Tools v13.0\L-Edit and LVS\SPR\Lights\Layout\lights.ext），其他不变。在Output 选项中把SPICE include statement 下面的文字清除即可。

（9）提取SPICE 文件：选择 Tools——Extract 命令，即提取出了所画异或门版图的SPICE 文件。

（10）设置SPICE 文件并保存：打开spice文件，对SHUJU文件进行设置，包括加载包含文件、设定电源电压、设定输入信号、分析设定、输出设定。设定好后需保存SPICE 文件。

（11）进行仿真并出波形，观看波形图，对照真值表，检查结果正确与否

根据电路图并使用L-Edit设计出数据选择器的版图如下所示

图3-1总体版图设计

3.1.2版图验证

设计好后进行版图DRC（设计规则）检查，没有错误，如下图所示

图3-2 DRC检查图

检查无误后设置生成SPICE仿真文件：

图3-3 spice文件

加载包含文件，如下图

图3-4 加载文件图

3.2版图仿真

检查无误后设置生成SPICE仿真文件

图3-5 模拟波形图

通过比较二者最终的输出模拟波形可知：波形在形状上基本一致，只是在时间上有延迟的现象，但是时延较小。

四 数据选择器版图LVS对比

（1）打开LVS v13.0（1）打开LVS v13.0 程序。打开文件。用LVS 软件打开电路图和版图生成的网表文件。在LVS 环境下，选择File——Open，打开“打开”对话框，在“文件类型”下拉列表中选择Spice Files。 11 程序。打开文件。用LVS 软件打开电路图和版图生成的网表文件。在LVS 环境下，选择File——Open，打开“打开”对话框，在“文件类型”下拉列表中选择Spice Files。

（2）（*.sp*,*.cir）选项，打开SHUJU.sp和cell0.SPC,如图所示

图4-1

打开LVS 新文件。在LVS 环境下选择File——New 命令，出现“New File”对话框，在其中的列表。

（3）框中选择LVS Setup 选项，再单击“确定”按钮，如图所示。

图4-2

（4）在Setup1 对话框中有很多项目需要设定，包括要对比的文件名称、对比结果的报告文件、要对比的项目等。在Input选项组的Layout 文本框中输入自L-Edit 转化出的cell0.SPC文件，在Schematic 文本框中输入自S-Edit 输出的SHUJU.sp文件，在OUPUT 选项组中的Output files 文本框中输入对比结果的报告文件文件名，选中Node and element list复选框，并在其后的文本框中输入节点与组件对比结果的报告文件文件名，之后选中Overwrite existing output files。

（5）元件参数设定。

图4-3

（6）选择设定。

（7）执行设定。如下图所示

图4-4

（8）存储文件。设定完成后，存储LVS 的设定，选择 命令，存储为Setup1.VDB。

（9）执行对比。设定完成后，开始进行NAND2.SPC 文件与NAND2.sp 文件的对比，选择Verification----Run 命令可进行对比

LVS验证

通过对电路图生成的sp文件及版图生成的spc文件LVS验证得出下图结果

图4-5

本设计课题到此结束，验证结果均正确。

五 结论及体会

随着现代计算机技术的发展，各方面的设计日渐趋于自动化的计算机设计。Tanner Tools V13作为一个功能强大的可编程逻辑软件开发平 台，它在电子线路设计自动化的作用不言而喻。本次课题设计，让我对多路选择器的工作原理有了更深入的了解。这次课题设计使用的是Tanner Tools V13编程软件，经过本次课题设计后，自己能够更加熟悉的使用Tanner Tools V13软件平台的各项功能的操作流程，并能使用该软件。利用EDA软件进行编译优化仿真极大地减少了电路设计时间和可能发生的错误，降低了开发成本，这种设计方法必将在未来的数字系统设计中发挥越来越重要的作用。但也发现自己对一些基本原理很是缺乏了解，软件操作还是生疏，还要多加训练。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/62de8d65473610661ed9ad51f01dc281e43a5616.html