集成电路设计实践：3-8译码器（74HC138）设计与仿真

"3-8译码器(74HC138)是数字集成电路设计课程中的一个实践项目，旨在让学生运用所学的集成电路知识，通过软件进行芯片系统设计、电路设计、模拟和版图验证等。课程目标是增强学生的实践操作技能、工程意识和团队协作能力。设计要求包括满足特定的电气性能指标，如驱动能力、电压阈值、延迟时间和功率消耗。设计内容涵盖了功能分析、逻辑设计、电路计算、仿真、版图设计以及后仿真检查。" 在这个3-8译码器的设计中，学生需要对74HC138芯片进行深入理解。该芯片是一种3线-8线译码器，有三个地址输入端A、B、C和两个选通端/(G2A)、/(G2B)，以及八个低电平有效的输出端Y0至Y7。当三个地址输入端的不同组合时，会激活一个特定的输出端，使得该输出端为低电平，其他输出端保持高电平。芯片还包含一个选通端G1，通常用于启用或禁用整个译码器。 在电路设计阶段，学生被要求将设计划分为六个模块：输入级、内部反相器、输入缓冲级、内部逻辑门、输出级和输出缓冲级。每个模块都有其特定的计算和设计要求，例如输出级电路需要计算晶体管的宽度来确保在高电平输入时能提供足够的电流来驱动负载。这里给出了一个例子，当C=15pF，V=3V，t=10ns，I=5mA时，N沟道MOSFET的宽度Wn约为42μm。 电路仿真部分，学生使用软件进行电路的总体电路仿真，查看symbolview，并进行性能验证。这包括了观察信号传输的延迟时间，分析功耗，以及评估仿真结果是否符合预设的性能指标。版图设计涉及绘制各个模块的物理布局，包括输入级、缓冲级、逻辑门和输出级的版图，确保满足设计规则检查（DRC）和逻辑与布局一致性检查（LVS）的要求。 最后，通过后仿真确保版图设计的功能正确性和电气性能，然后提交版图数据。整个课程设计是一个完整的数字集成电路设计流程的实践，有助于学生全面理解和掌握集成电路设计的关键步骤和技术。