1.SPICE电路结构与网表
电路结构图：
SPICE网表：
*ADDER703.GLOBAL vdd!.OPTIONS LIST NODE POST.OP.TRAN 1N 8u.subckt or3 a b c ym0 net10 a 0 0 nch L=1U W=20Um1 y net10 0 0 nch L=1U W=20Um2 net10 c 0 0 nch L=1U W=20Um3 net10 b 0 0 nch L=1U W=20Um4 net14 b net033 net033 pch L=1U W=20Um5 y net10 vdd! vdd! pch L=1U W=20Um6 net10 c net14 net14 pch L=1U W=20Um7 net033 a vdd! vdd! pch L=1U W=20U.MODEL NCH NMOS LEVEL=1.MODEL PCH PMOS LEVEL=1.ends or3.subckt and2 a b ym0 y net10 0 0 nch L=1U W=20Um1 net10 a net3 net3 nch L=1U W=20Um2 net3 b 0 0 nch L=1U W=20Um3 y net10 vdd! vdd! pch L=1U W=20Um4 net10 b vdd! vdd! pch L=1U W=20Um5 net10 a vdd! vdd! pch L=1U W=20U.MODEL NCH NMOS LEVEL=1.MODEL PCH PMOS LEVEL=1.ends and2.subckt xor2 a b ym0 y a net27 net27 nch L=1U W=150Um1 net27 b 0 0 nch L=1U W=150Um2 y net11 0 0 nch L=1U W=150Um3 net11 b 0 0 nch L=1U W=150Um4 net11 a 0 0 nch L=1U W=150Um5 net11 b net020 net020 pch L=1U W=5Um6 net020 a vdd! vdd! pch L=1U W=5Um7 net018 net11 vdd! vdd! pch L=1U W=5Um8 net018 a y y pch L=1U W=5Um9 net018 b y y pch L=1U W=5U.MODEL NCH NMOS LEVEL=1.MODEL PCH PMOS LEVEL=1.ends xor2xi3 net13 net10 net7 cout or3xi5 b cin net7 and2xi4 cin a net10 and2xi2 a b net13 and2xi1 net14a cin sum xor2xi0 a b net14 xor2VA a gnd PULSE 0 5 0N 1N 1N 1u 2uVB b gnd PULSE 0 5 0N 1N 1N 2u 4uVC cin gnd PULSE 0 5 0N 1N 1N 4u 8uV1 vdd! 0 dc=5.measure tran tpdr trig v(a) val=2.5 rise=2 targ v(sum) val=2.5 fall=2.measure tran tpdf trig v(a) val=2.5 rise=2 targ v(cout) val=2.5 fall=2.measure tpd param='(tpdr+tpdf)/2'.END
电路结构图：
SPICE网表：
*ADDER703.GLOBAL vdd!.OPTIONS LIST NODE POST.OP.TRAN 1N 8u.subckt or2 a b ym0 y 2 0 0 nch L=1U W=20Um1 2 a 0 0 nch L=1U W=20Um2 2 b 0 0 nch L=1U W=20Um3 y 2 vdd! vdd! pch L=1U W=20Um4 1 a vdd! vdd! pch L=1U W=20Um5 2 b 1 1 pch L=1U W=20U.MODEL NCH NMOS LEVEL=1.MODEL PCH PMOS LEVEL=1.ends or2.subckt and2 a b ym0 y net10 0 0 nch L=1U W=20Um1 net10 a net3 net3 nch L=1U W=20Um2 net3 b 0 0 nch L=1U W=20Um3 y net10 vdd! vdd! pch L=1U W=20Um4 net10 b vdd! vdd! pch L=1U W=20Um5 net10 a vdd! vdd! pch L=1U W=20U.MODEL NCH NMOS LEVEL=1.MODEL PCH PMOS LEVEL=1.ends and2.subckt nor2 a b ym0 y a 0 0 nch L=1U W=20Um1 y b 0 0 nch L=1U W=20Um2 y a 1 1 pch L=1U W=20Um3 1 b vdd! vdd! pch L=1U W=20U.MODEL NCH NMOS LEVEL=1.MODEL PCH PMOS LEVEL=1.ends nor2.subckt or3 a b c ym0 net10 a 0 0 nch L=1U W=20Um1 y net10 0 0 nch L=1U W=20Um2 net10 c 0 0 nch L=1U W=20Um3 net10 b 0 0 nch L=1U W=20Um4 net14 b net033 net033 pch L=1U W=20Um5 y net10 vdd! vdd! pch L=1U W=20Um6 net10 c net14 net14 pch L=1U W=20Um7 net033 a vdd! vdd! pch L=1U W=20U.MODEL NCH NMOS LEVEL=1.MODEL PCH PMOS LEVEL=1.ends or3.subckt and3 a b c ym0 y 1 0 0 nch L=1U W=20Um1 1 a 2 2 nch L=1U W=20Um2 2 b 3 3 nch L=1U W=20Um3 3 c 0 0 nch L=1U W=20Um4 y 1 vdd! vdd! pch L=1U W=20Um5 1 c vdd! vdd! pch L=1U W=20Um6 1 b vdd! vdd! pch L=1U W=20Um7 1 a vdd! vdd! pch L=1U W=20U.MODEL NCH NMOS LEVEL=1.MODEL PCH PMOS LEVEL=1.ends and3.subckt inv a ym0 y a 0 0 nch L=1U W=150Um1 y a vdd! vdd! pch L=1U W=150U.MODEL NCH NMOS LEVEL=1.MODEL PCH PMOS LEVEL=1.ends invxi0 a b 1 or2xi1 1 cin 2 and2xi2 a b 3 and2xi3 2 3 4 nor2xi4 4 cout invxi5 a b cin 5 or3xi6 4 5 6 and2xi7 a b cin 7 and3xi8 6 7 8 nor2xi9 8 sum invVA a gnd PULSE 0 5 0N 1N 1N 1u 2uVB b gnd PULSE 0 5 0N 1N 1N 2u 4uVC cin gnd PULSE 0 5 0N 1N 1N 4u 8uV1 vdd! 0 dc=5.measure tran tpdr trig v(a) val=2.5 rise=2 targ v(sum) val=2.5 fall=2.measure tran tpdf trig v(a) val=2.5 rise=2 targ v(cout) val=2.5 fall=2.measure tpd param='(tpdr+tpdf)/2'.END 2.电路仿真结果-基础部分
文件中：
修改后：
3.实验结果分析
一位全加器的真值表
实验结果与真值表吻合。
文件中-sum：
修改后-sum：
文件中-cout：
修改后-cout：
文件中&修改后-a：
文件中&修改后-b：
文件中&修改后-cin：
首先，根据真值表，可以写出如下的表达式：
然后分析两种电路：
两种电路均可实现全加器的功能
第一种已给的电路中，一共使用3个与门，2个异或门，1个或门，共使用6个门，一共46个晶体管
第二种电路中一共使用4个与门，2个或非门，2个或门，2个非门，共使用10个门
两电路图相比，第一个逻辑上更简单，容易理解，并且在实现上由于使用的门的个数更少，种类更少，并且每种门的输入数目相同，因此实现起来更方便；第二个电路逻辑上更复杂，虽然也能通过化简或真值表证明与第一种是相同的，但使用的门的种类和个数都更多，并且每种门有的是2输入的有的是3输入的，需要写成不一样的，晶体管就更多了，实现较麻烦
这一点可以从我们计算的延迟时间中看出来：
首先是文件中的电路和网表文件产生的延迟时间：
然后是我们修改后的电路得到的延迟时间：
可以看到，修改后的电路的延迟时间相对之前文件的延迟时间大了一点，这与我们的理论计算似乎有冲突。因为按照我们的计算，我们修改后的电路虽然所用的门比较多，但因为减少掉了一个xor门，所用的时间应该会比之前的短。这是因为，我们文件中的pmos和nmos的宽长比并不是固定的，而是有多组值，所以才导致了这样的结果。