最新mx带隙基准源电路与版图设计

m x带隙基准源电路与

版图设计

论文题目：带隙基准源电路与版图设计

摘要

基准电压源具有相对较高的精度和稳定度，它的温度稳定性以及抗噪性能影响着整个系统的精度和性能。模拟电路使用基准源，或者是为了得到与电源无关的偏置，或者为了得到与温度无关的偏置，其性能好坏直接影响电路的性能稳定，可见基准源是子电路不可或缺的一部分，因此性能优良的基准源是一切电子系统设计最基本和最关键的要求之一，而集成电路版图是为了实现集成电路设计的输出。本文的主要目的是用BiCMOS工艺设计出基准源电路的版图并对其进行验证。

本文首先介绍了基准电压源的背景发展趋势及研究意义，然后简单介绍了基准电压源电路的结构及工作原理。接着主要介绍了版图的设计，验证工具及对设计的版图进行验证。

本设计采用40V的0.5u BiCMOS工艺库设计并绘制版图。仿真结果表明，设计的基准电压源温度变化为-40℃~~85℃，输出电压为2.5V及1.25V。最后对用Diva验证工具对版图进行了DRC和LVS验证，并通过验证，表明本次设计的版图符合要求。

关键字：BiCMOS，基准电压源，温度系数，版图

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Subject: Research and Layout Design Of Bandgap Reference

Specialty: Microelectronics

Name: Zhong Ting (Signature)＿＿＿＿

Instructor: Liu Shulin (Signature)＿＿＿＿

ABSTRACT

The reference voltage source with relatively high precision and stability, temperature stability and noise immunity affect the accuracy and performance of the entire system. Analog circuit using the reference source, or in order to get the bias has nothing to do with power, or in order to be independent of temperature, bias, and its performance directly affects the performance and stability of the circuit shows that the reference source is an integral part of the sub-circuit, excellent reference source is the design of all electronic systems the most basic and critical requirements of one of the IC layout in order to achieve the output of integrated circuit design. The main purpose of this paper is the territory of the reference circuit and BiCMOS process to be verified.

This paper first introduces the background of the trends and significance of the reference voltage source, and then briefly introduced the structure and working principle of the voltage reference circuit. Then introduces the layout design and verification tools to verify the design of the territory.

This design uses a 40V 0.5u BiCMOS process database design and draw the layout.The simulation results show that the design of voltage reference temperature of -40 ° C ~ ~ 85 ° C, the output voltage of 2.5V and 1.25V. Finally, the Diva verification tool on the territory of the DRC and LVS verification, and validated, show that the territory of the design meet the requirements.

Keywords: BiCMOS，band gap , temperature coefficient, layout

1 绪论 0

1.1 背景介绍及发展趋势 0

1．2 研究意义 (2)

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1.3 本文主要工作 (3)

2 基准电压源电路设计 (4)

2.1 基准电压源的分类及特点 (4)

2.2 基准电压源的温度特性 (6)

V (6)

2.2.1 负温度系数项

2.2.2 正温度系数电压 (6)

2.3 基本原理 (7)

2.3.1 与温度无关的电路 (7)

2.3.2.与电源无关的偏置电路 (8)

2.4 基准电压源电路设计 (8)

2.4.1 基本原理 (8)

2.4.2 运放的设计 (9)

2.4.3 带隙核心电路设计 (13)

2.5 仿真分析 (14)

3 版图设计 (18)

3．1 版图设计的基础 (18)

3.1.1 集成电路版图设计与掩膜版、制造工艺的关系 (18)

3.1.2 版图设计的设计规则 (19)

3.1.3 版图通用设计步骤 (22)

3.2工艺介绍 (23)

3.2.1 常见工艺简介 (23)

3.2.2BiCMOS工艺 (25)

3.3 带隙基准电路的版图设计 (27)

3.3.1版图的分层及连接 (27)

3.3.2 版图设计环境介绍 (27)

3.3.3 器件及总体版图 (29)

4 版图验证 (37)

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4.1 版图验证概述 (37)

4.2 验证工具介绍 (38)

4.2.1 Cadence概述 (38)

4.2.2 Diva使用介绍 (39)

4.3 版图的DRC验证 (43)

4.4 版图的LVS验证 (43)

5总结 (45)

致谢 (46)

参考文献 (46)

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1 绪论

1.1 背景介绍及发展趋势

基准源是模拟与数字系统中的核心模块之一，它被广泛应用于动态存储（DRAM）、闪存（flash memory）以及其他模拟器件中。其实现方式有电压基准和电流基准。基准电压源是模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、线性稳压器和开关稳压器、温度传感器、充电电池保护芯片和通信电路等电路中不可缺少的部分，基准电流源主要作为高性能运算放大器等器件或电路的偏置，也可用于LVDS 驱动器和Viterbi解码器。基准源需要有稳定的工艺、电压和温度系数，并且不需要随着制造工艺的改变而改变。带隙基准参考源通常是模拟和混合信号处理系统中重要的组成模块，它用来提供高稳定的参考电平和参考电压，对系统的性能起着至关重要的作用。

传统的带隙基准电路利用双极型晶体管的基极—发射极电压V m的负温度系数和不同电流密度下两个双极型晶体管基极—发射极电压的差值的正温度系数相互补偿，使输出电压达到很低的温度漂移。但实际设计电路中由于运放的失调电压对V m的影响，V m与温度的非线性关系，使传统的带隙基准电路在温度系数、功耗、PSRR等方面无法达到现今集成电路设计的要求。随着现代如今，带隙基准源在AD/DA、电源芯片、锁相环、高精度的电压表、电流表、欧姆表等领域有着很广泛的应用。

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微电子技术和通信技术的发展，集成电路已进入超深亚微米时代，它的发展继续以高速、高集成度、低功耗为目标。在发展的同时，集成电路逐渐与其它学科和技术相结合,形成新的方向,新的学科或专业,不断改变着传统专业分工的格局，使得SOC系统(System on Chip)越来越复杂。这对模拟电路基本模块的电压、功耗、精度和速度等, 提出了更高的要求。传统的带隙基准源电路结构渐渐难以适应设计需求。近几年，国内外学者都对传统带隙基准源进行了改进，主要集中降低温度系数，提高了PSRR以及使其能工作在低电源电压下，展现出低功耗、低噪声、低温漂、高精度等特性。

国内外对CMOS工艺带隙基准电压源做了大量的研究，最新的技术进展主要体现在以下几个方面。

(1)低温度系数

低温度系数的电压基准源对于高分辨率的DAC和ADC尤其重要。对于一阶补偿的带隙基准源，温度系数通常可以做到10．60ppm／。C。为了进一步降低带隙基准的温度系数必须做高阶补偿。目前出现的高阶补偿技术包括利用MOS管亚阈区v～I特性的补偿的带隙基准电路、利用电阻的温度特性的曲率校正方法、指数曲率补偿方法、温度分段补偿方法等。

(2)低电压工作的电压基准源

随着深亚微米集成电路技术的不断发展，集成电路的电源电压越来越低。带隙基准电压在1．2V左右，所以一般的带隙基准源的工作电压至少在1．2V以上。仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢47