4位超前进位加法器设计讲解学习.doc
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1、4位超前进位加法器设计精品资料、 模拟集成电路分析与设计课程设计报告 题 目 4位超前进位加法器设计 学院(部) 电控学院 专 业 电子科学与技术 班 级 学生姓名 学 号 前言20世纪是IC迅速发展的时代。计算机等信息产业的飞速发展推动了集成电路(Integrated CircuitIC)产业。大多数超大规模集成电路(Very Large Scale ICVLSI)在日常生活中有着广泛的应用。在这些广泛应用的运算中,加法器是组成这些运算的基本单元。在高性能微处理器和DSP处理器中,加法器的运算时间至关重要。加法器运算常常处于高性能处理器运算部件的关键路径中,特别是在算术逻辑单元中加法器的运算
2、时间对处理器的速度起着决定性的作用。随着微处理器的运算速度越来越快,对快速加法器的需求也越来越高。当今,加法器的设计面临两大课题,首先是如何降低功耗。随着便携式IC产品例如MP3播放器,手机和掌上电脑等的广泛使用,要求IC工程师对现有运算模块的性能作进一步改进,尤其是在电路的功耗和尺寸方面。由于现在相应的电池技术难以和微电子技术的发展速度匹敌,这使得IC设计师遇到了许多限制因素,比如高速,大吞吐量,小尺寸,低功耗等。因此,这使得研究低功耗高性能加法单元持续升温。另一方面就是如何提高加法器的运算速度。因为加法运算存在进位问题,使得某一位计算结果的得出和所有低于它的位相关。因此,为了减少进位传输所
3、耗的时间,提高计算速度,人们设计了多种类型的加法器,如超前进位加法器曼彻斯特加法器、进位旁路加法器、进位选择加法器等。它们都是利用各位之间的状态来预先产生高位的进位信号,从而减少进位从低位向高位传递的时间。本文首先介绍了的加法器的类型以及其工作原理,然后重点分析了超前进位加法器的组成结构、结构参数以及其工作原理。分层设计了加法器的输入输出电路,并通过tanner软件进行仿真实验,从而验证了电路的准确信。目 录第二章 设计过程182.1 电路设计基础原理182.2 电路各部分结构设计20异或门的CMOS电路原理图如下:2121异或门的CMOS波形图如下:2121两输入与门的CMOS电路原理图如下
4、:2222两输入与门的CMOS波形如下:2222反相器的CMOS电路如下:2323反相器的CMOS仿真波形如下:2323四位超前进位加法器进位的逻辑电路图如下:2424c1,c2,c3,c4的CMOS级电路原理图及仿真2525a.c1的原理图2525c1的仿真波形2626b.c2的原理图26 c2的仿真波形27 c.c3的原理图2829c3的仿真波形2930c4的原理图30c3的仿真波形312.3 主要电路参数的手工推导31四位超前进位加法器门级电路原理图如下:3434四位超前进位加法器门级电路分析设定如下:3535四位超前进位加法器门级电路瞬态分析结果如下:3535四位超前进位加法器门级电路
5、瞬态分析波形图如下:36364.1 用于仿真的电路图如下:37四位超前进位加法器门级电路分析设定如下:38四位超前进位加法器电路瞬态分析结果如下:3838四位超前进位加法器门级电路瞬态分析波形图如下:3939第五章 鸣谢及课设总结和体会40参考文献40第一章 设计目标1.根据电路原理图,给出电路的CMOS晶体管级电路设计。具体电路实现可以自由决定,如互补CMOS结构,传输管结构,动态电路等。2.手工计算推导晶体管的参数。注意:将电路分为输入级,中间级和输出级三个模块进行处理。3.要求进行功耗分析,并给出电路速度和功耗之间的合理折衷方案。4.利用EDA工具完成电路仿真,并分析仿真结果。如与手工计
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