FPGA基础知识-开关级建模

目录

学习目标

学习内容

1.MOS开关

2.CMOS开关

3.双向开关

 4.电源和地

5.阻抗开关

6.开关中的延迟说明

学习时间

学习总结

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学习目标：

提示：这里可以添加学习目标

1.能够描述基本 MOS开关:nmos.pmos和cmos。

2.理解双向传输开关、电源和地的建模方法。

3.识别阻抗MOS开关。

4.解释在基本MOS 开关和双向传输开关上说明延迟的方法。

5.在Verilog 中，用所提供的开关建立基本开关级电路。

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学习内容：

提示：这里可以添加要学的内容

1.MOS开关

      Verilog 提供了各种语言结构，可以为开关级电路建立模型，MOS晶体管级数字电路可以用这些最基本的电路模型元件'来描述，

  可以用关键字定义nmos和pmos晶体管建模，关键字pmos用于pmos建模，

   信号out的值由信号data和control的值确定。out的逻辑值如表11.1所示。信号data和control的不同组合导致这两个开关输出1，0或者z或x、逻辑值(如果不能确定输出为1或0，就有可能输出z值或×值)。符号L代表О或z、H代表1或z。

2.CMOS开关

      信号ncontrol和pcontrol通常是互补的。当信号ncontrol为1且pcontrol信号为О时,开关导通。如果信号ncontrol为0且pcontrol为1、则开关的输出为高阻值。CMOS门本质上是两个开关(NMOS和 PMOS ）的组合体。

    因为CMOS开关由NMOS 和 PMOS开关派生而来，所以给定data，ncontrol和 pcontrol 的信号值就可以根据表111推断出CMOS开关的输出值。

3.双向开关

    NMOS.PMOS 和 CMOS门都是从漏极向源极导通，是单向的。在数字电路中，双向导通的器件很重要。对双向导通的器件而言，其两边的信号都可以是驱动信号。通过设计双向开关就可以实现双向导通的器件。有三个关键字用来定义双向开关:tran，tranif0和tranif1,

 4.电源和地

 设计晶体管级电路时需要源极（ Vdd，逻辑1)和地极(Vss，逻辑О)。源极和地极用关键字supply1和 supplyo来定义。

    源极类型 supply1相当于电路中的Vdd，并将逻辑Ⅰ放在网表中。源极类型supply0相当于地或Vss，并将逻辑О放在网表中。在整个模拟过程中，supply1和 supplyO始终为网表提供逻辑1值和逻辑О值。

5.阻抗开关

    前面所讨论的MOS，CMOS 和双向开关可以用相应的阻抗器件建模。阻抗开关比一-般的开关具有更高的源极到漏极的阻抗，且在通过它们传输时减少了信号强度。在相应的一般开关关键字前加带r前缀的关键字，即可声明阻抗开关。阻抗开关与一般开关的语法类似。

     在一般开关和阻抗开关之间有两个主要区别:源极到漏极的阻抗和传输信号强度的方式。关于Verilog 中的强度级。

     阻抗器件具有较高的源极到漏极阻抗。一般开关的面极到漏极阻抗较低。

     阻抗开关在传递信号时减少了信号强度，其变化如下所示。一般开关从输入到输出一直保持强度级别不变。有一点例外，如果输入supply强度、则输出strong 强度。表11.2显示出由于阻抗开关导致的强度缩减。

6.开关中的延迟说明

      可以为通过这些开关级元件的信号指定延迟。延迟是可选项，它只能紧跟在开关的关键字之后。延迟说明类似于之前中讨论的Rise，Fall和Turn-off延迟。可以为开关指定0个、1个、2个或者3个延迟，所示。

     

     specify块： 也可以给使用开关设计的模块指定路径延迟（引脚到引脚的延迟〉以及时序检查。用specify块可以描述路径延迟。在之后中详细讨论了路径延迟说明、它在开关级模型中也完全适用。

学习时间：

提示：这里可以添加计划学习的时间例如：

20230618

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学习总结：

提示：这里统计学习计划的总量

1.开关级建模处于很低的设计抽象层次。只在很少的情况下，比如在设计者需要定制自己的叶级元件（即最基本的元件)时，才使用开关级建模。随着电路复杂度的增加，这个级别的Verilog 设计越来越少见; 

2.MOS，CMOS，双向1.关和supply1，supplyO源可用于设计任意的开关级电路。CMOS开关是MOS开关的一种组合;

3.延迟对开关元件来说是可选的。对于不同的双向器件，有不同的延迟解释。