CMOS模拟开关的特性与典型应用
CMOS 模拟开关的特性与典型应用
一、前言：
早期的模拟开关大多工作于±20V 的电源电压，导通电阻为几百欧姆，主要用于模拟信号与数字控制的接口，近几年，集成模拟开关的性能有了很大的提高，它们可工作在非常低的电源电压，具有较低的导通电阻、微型封装尺寸和极佳的开关特性。被广泛用于测试设备、通讯产品、PBX/PABX 设备以及多媒体系统等。一些具有低导通电阻和低工作电压的模拟开关成为机械式继电器的理想替代品。
模拟开关的使用方法比较简单，但在具体应用中应根据实际用途做合理的选择。本文主要介绍模拟开关的基本特性和几种特殊模拟开关的典型应用。
二、正确选择CMOS 开关：
1、导通电阻：传统模拟开关的结构如图1 所示，它由N 沟道MOSFET 与P 沟道MOSFET 并联构成，可使信号双向传输，如果将不同
CMOS模拟集成电路课程设计
电子科学与技术系 课程设计 中文题目：CMOS二输入与非门的设计 英文题目: The design of CMOS two input NAND gate 姓名：张德龙 学号： 1207010128 专业名称：电子科学与技术 指导教师：宋明歆 2015年7月4日
CMOS二输入与非门的设计 张德龙哈尔滨理工大学电子科学与技术系 [内容摘要]随着微电子技术的快速发展，人们生活水平不断提高，使得科学技术已融入到社会生活中每一个方面。而对于现代信息产业和信息社会的基础来讲，集成电路是改造和提升传统产业的核心技术。随着全球信息化、网络化和知识经济浪潮的到来，集成电路产业的地位越来越重要，它已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产业。 集成电路有两种。一种是模拟集成电路。另一种是数字集成电路。本次课程设计将要运用S-Edit、L-edit、以及T-spice等工具设计出CMOS二输入与非门电路并生成spice文件再画出电路版图。 [关键词]CMOS二输入与非门电路设计仿真
目录 1.概述 (1) 2.CMOS二输入与非门的设计准备工作 (1) 2-1 .CMOS二输入与非门的基本构成电路 (1) 2-2.计算相关参数 (2) 2-3.电路spice文件 (3) 2-4.分析电路性质 (3) 3、使用L-Edit绘制基本CMOS二输入与非门版图 (4) 3-1.CMOS二输入与非门设计的规则与布局布线 (4) 3-2.CMOS二输入与非门的版图绘制与实现 (5) 4、总结 (6) 5、参考文献 (6)
1．概述 本次课程设计将使用S-Edit画出CMOS二输入与非门电路的电路图，并用T-spice生成电路文件，然后经过一系列添加操作进行仿真模拟，计算相关参数、分析电路性质，在W-edit中使电路仿真图像，最后将电路图绘制电路版图进行对比并且做出总结。 2.CMOS二输入与非门的设计准备工作 2-1 .CMOS二输入与非门的基本构成电路 使用S-Edit绘制的CMOS与非门电路如图1。 图1 基本的CMOS二输入与非门电路 1
模拟电子技术课题总结报告
《电子技术Ⅱ》课程设计 总结报告 姓名 学号 院系 班级 指导教师 2012年06月
一、目的和意义 该课程设计是在完成《电子技术2》的理论教学之后安排的一个实践教学环节。课程设计的目的是让学生掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识和基本方法，培养学生的综合知识应用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术工作打下基础。这一环节有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，对培养和造就应用型工程技术人才将起到较大的促进作用。 二、任务和要求 本次课程设计的任务是在教师的指导下，学习Multisim仿真软件的使用方法，分析和设计完成3个项目的电路设计和仿真。完成该次课程设计后，应达到以下要求： 1、巩固和加深对《电子技术2》课程知识的理解； 2、会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料； 3、掌握仿真软件Multisim的使用方法； 4、掌握简单模拟电路的设计、仿真方法； 5、按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反映设计 和仿真结果。 三、模拟电路的设计和仿真 1、单管放大电路的设计和仿真 1）原理图如图1-1 图1-1
2）理论计算 静态分析：在仿真电路中接入三个虚拟数字万用表，分别设置为直流电流表或直流电压表，如图1-2所示: 图1-2 测得A R U V I b BEQ cc BQ μ41.43=-= mA I I BQ CQ 925.3=≈ V R I V U C CQ CC CEQ 979.5=-=
图1-3 3）仿真分析 图1-4 静态工作点值
4）对比理论与仿真 图1-5 当i U =9.998mV 时，0U =783.331mV,A I i μ48.10=,则 3.78998.9331.7830 -=-==???i u U U A Ω=Ω=Ω==954954.0481 .10998.9k k I U R i i i 电路中负载电阻L R 开路，虚拟表测得V U 567.1'0 =，则 Ω=Ω?-=-=k k R U U R L 004.33)1783 .0567.1()1(0'00 观察单管共射放大电路仿真后，可从虚拟示波器观察到ui 和u0的波形图如上图所示，图中波动幅度较小的是ui 波形，波动幅度较大的是u0波形。由图可见，u0的波形没有明显的非线性失真，而且u0与ui 的波形相位相反。相比仿真的值要比理论的小，可能是电路的连接或仪器的不稳定造成的。 2功率放大电路的设计和仿真 1）原理图
模拟电子技术基础知识点总结
模拟电子技术复习资料总结 第一章半导体二极管 一.半导体的基础知识 1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。 2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。 3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。 4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。 5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。 *N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。 6.杂质半导体的特性 *载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。 *体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。 *转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。 7. PN结 * PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。 * PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。 8. PN结的伏安特性 二. 半导体二极管 *单向导电性------正向导通，反向截止。 *二极管伏安特性----同ＰＮ结。 *正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。 *死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。 3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: 若V阳>V阴( 正偏)，二极管导通(短路); 若V阳 2) 等效电路法 直流等效电路法 *总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: 若V阳>V阴( 正偏)，二极管导通(短路); 若V阳 实验报告 课程名称：集成电路原理 实验名称： CMOS模拟集成电路设计与仿真 小组成员： 实验地点：科技实验大楼606 实验时间： 2017年6月12日 2017年6月12日 微电子与固体电子学院 一、实验名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真 二、实验学时：4 三、实验原理 1、转换速率（SR）：也称压摆率，单位是V/μs。运放接成闭环条件下，将一个阶跃信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得运放的输出上升速率。 2、开环增益：当放大器中没有加入负反馈电路时的放大增益称为开环增益。 3、增益带宽积：放大器带宽和带宽增益的乘积，即运放增益下降为1时所对应的频率。 4、相位裕度：使得增益降为1时对应的频率点的相位与-180相位的差值。 5、输入共模范围：在差分放大电路中，二个输入端所加的是大小相等，极性相同的输入信号叫共模信号，此信号的范围叫共模输入信号范围。 6、输出电压摆幅：一般指输出电压最大值和最小值的差。 图 1两级共源CMOS运放电路图 实验所用原理图如图1所示。图中有多个电流镜结构，M1、M2构成源耦合对，做差分输入；M3、M4构成电流镜做M1、M2的有源负载；M5、M8构成电流镜提供恒流源；M8、M9为偏置电路提供偏置。M6、M7为二级放大电路，Cc为引入的米勒补偿电容。 其中主要技术指标与电路的电气参数及几何尺寸的关系： 转换速率：SR=I5 I I 第一级增益：I I1=?I I2 I II2+I II4=?2I I1 I5(I2+I3) 第二级增益：I I2=?I I6 I II6+I II7=?2I I6 I6(I6+I7) 单位增益带宽：GB=I I2 I I 输出级极点：I2=?I I6 I I 零点：I1=I I6 I I 正CMR：I II,III=I II?√5 I3 ?|I II3|(III)+I II1,III 负CMR：I II,III=√I5 I1+I II5,饱和 +I II1,III+I II 饱和电压：I II,饱和=√2I II I 功耗：I IIII=(I8+I5+I7)(I II+I II) 四、实验目的 本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。其目的在于： 根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路设计，掌握基本的IC设计技巧。 学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行电路的模拟仿真。 五、实验内容 1、根据设计指标要求，针对CMOS两级共源运放结构，分析计算各器件尺寸。 2、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC和瞬态Trans分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法与仿真结果的查看方法。 3、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。 电工学下册电子技术知识点总结 模拟电路处理模拟信号，数字电路处理数字信号 第14章半导体器件 1.本征半导体概念 2.N型和P型半导体的元素、多数载流子和少数载流子、“复合”运动 3.PN结的单向导电性，扩散运动，漂移运动 4.二极管的伏安特性、等效电阻（14.3.8） 5.稳压二极管的工作区 6.三极管的放大电流特性（非放大电压）、输出特性曲线（放大区、截止区、 饱和区），判断硅管和锗管、PNP型和NPN型（14.5.1，14.5.2,14.5.3） 第15章基本放大电路 1.共发射极放大电路的组成、静态分析、动态分析，计算电压放大倍数（远大 于1，输入输出电压反相）、输入电阻（高）、输出电阻（低） 2.静态工作点的稳定：分压式偏置放大电路的组成 3.非线性失真：饱和失真（静态工作点高）、截止失真（静态工作点低） 4.射极输出器的组成、静态分析（估算法、图解法）、动态分析（微变等效电 路法、图解法），计算电压放大倍数（接近1，但小于1，输入输出电压同相）、输入电阻（高）、输出电阻（低） 5.多级放大电路的放大倍数，耦合方式三种：变压器耦合、阻容耦合（静态工 作点相对独立）、直接耦合（静态工作点相互影响，零点漂移） 6.差分(差动)放大电路：针对缓慢变化的信号，采用直接耦合，共模信号，差 模信号，抑制零点漂移，电路对称性要好 7.功率放大电路状态：甲类、甲乙类、乙类，为避免交越失真，需工作在甲乙 类状态下 第16章集成运算放大器 1.理想运算放大器的理想化条件：开环电压放大倍数∞，差模输入电阻∞，开 环输出电阻0，共模抑制比∞，工作区：线性区和饱和区 2.虚短、虚断 模拟cmos集成电路设计实验 实验要求： 设计一个单级放大器和一个两级运算放大器。单级放大器设计在课堂检查，两级运算放大器设计需要于学期结束前，提交一份实验报告。实验报告包括以下几部分内容： 1、电路结构分析及公式推导 （例如如何根据指标确定端口电压及宽长比） 2、电路设计步骤 3、仿真测试图 （需包含瞬态、直流和交流仿真图） 4、给出每个MOS管的宽长比 （做成表格形式，并在旁边附上电路图，与电路图一一对应） 5、实验心得和小结 单级放大器设计指标 两级放大器设计指标 实验操作步骤： a.安装Xmanager b.打开Xmanager中的Xstart c.在Xstart中输入服务器地址、账号和密码 Host：202.38.81.119 Protocol: SSH Username/password: 学号（大写）/ 学号@567& （大写）Command : Linux type 2 然后点击run运行。会弹出xterm窗口。 修改密码 输入passwd，先输入当前密码，然后再输入两遍新密码。 注意密码不会显示出来。 d.设置服务器节点 用浏览器登陆http://202.38.81.119/ganglia/,查看机器负载情况，尽量选择负载轻的机器登陆，（注：mgt和rack01不要选取） 选择节点，在xterm中输入 ssh –X c01n?? (X为大写，??为节点名) 如选择13号节点，则输入ssh –X c01n13 e.文件夹管理 通常在主目录中，不同工艺库建立相应的文件夹，便于管理。本实验采用SMIC40nm工艺，所以在主目录新建SMIC40文件夹。 在xterm中，输入mkdir SMIC40 然后进入新建的SMIC40文件夹， 在xterm中，输入cd SMIC40. 模电总结复习资料-免费-模拟电子技术基础(总22页) 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March 第一章半导体二极管 一.半导体的基础知识 1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。 2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。 3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。 4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。 5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。 *P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。 *N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。 6. 杂质半导体的特性 *载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。 *体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。 *转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。 7. PN结 * PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。 * PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。 8. PN结的伏安特性 二. 半导体二极管 *单向导电性------正向导通，反向截止。 *二极管伏安特性----同ＰＮ结。 *正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。 *死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。 3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: 若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路); 若 V阳 【简介】模拟集成电路的设计与其说是一门技术，还不如说是一门艺术。它比数字集成电路设计需要更严格的分析和更丰富的直觉。严谨坚实的理论无疑是严格分析能力的基石，而设计者的实践经验无疑是诞生丰富直觉的源泉。这也正足初学者对学习模拟集成电路设计感到困惑并难以驾驭的根本原因。. 美国加州大学洛杉机分校(UCLA)Razavi教授凭借着他在美国多所著名大学执教多年的丰富教学经验和在世界知名顶级公司(AT&T，Bell Lab，HP)卓著的研究经历为我们提供了这本优秀的教材。本书自2000午出版以来得到了国内外读者的好评和青睐，被许多国际知名大学选为教科书。同时，由于原著者在世界知名顶级公司的丰富研究经历，使本书也非常适合作为CMOS模拟集成电路设计或相关领域的研究人员和工程技术人员的参考书。... 本书介绍模拟CMOS集成电路的分析与设计。从直观和严密的角度阐述了各种模拟电路的基本原理和概念，同时还阐述了在SOC中模拟电路设计遇到的新问题及电路技术的新发展。本书由浅入深，理论与实际结合，提供了大量现代工业中的设计实例。全书共18章。前10章介绍各种基本模块和运放及其频率响应和噪声。第11章至第13章介绍带隙基准、开关电容电路以及电路的非线性和失配的影响，第14、15章介绍振荡器和锁相环。第16章至18章介绍MOS器件的高阶效应及其模型、CMOS制造工艺和混合信号电路的版图与封装。 模拟CMOS集成电路设计.part1.rar 模拟CMOS集成电路设计.part2.rar 模拟CMOS集成电路设计.part3.rar 模拟CMOS集成电路设计.part4.rar 模拟CMOS集成电路设计.part5.rar 数字电子技术基础知识总结引导语：数字电子技术基础知识有哪些呢？接下来是小编为你带来收集整理的文章，欢迎阅读！ 处理模拟信号的电子电路。“模拟”二字主要指电压(或电流)对于真实信号成比例的再现。 其主要特点是： 1、函数的取值为无限多个; 2、当图像信息和声音信息改变时，信号的波形也改变，即模拟信号待传播的信息包含在它的波形之中(信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率和相位的变化上)。 3.初级模拟电路主要解决两个大的方面：1放大、2信号源。 4、模拟信号具有连续性。 用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。 其主要特点是： 1、同时具有算术运算和逻辑运算功能 数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算(与、或、非、判断、比较、处理等)，因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。 2、实现简单，系统可靠 以二进制作为基础的数字逻辑电路，可靠性较强。电源电压的小的波动对其没有影响，温度和工艺偏差对其工作的可靠性影响也比模拟电路小得多。 3、集成度高，功能实现容易 集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之一。电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电路块的功能随着小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路块单元连接而成。对于非标准的特殊电路还可以使用可编程序逻辑阵列电路，通过编程的方法实现任意的逻辑功能。 模拟电路是处理模拟信号的电路;数字电路是处理数字信号的电路。 模拟信号是关于时间的函数，是一个连续变化的量，数字信号则是离散的量。因为所有的电子系统都是要以具体的电子器件，电子线路为载体的，在一个信号处理中，信号的采集，信号的恢复都是模拟信号，只有中间部分信号的处理是数字处理。具体的说模拟电路主要处理模拟信号，不随时间变化，时间域和值域上均连续的信号，如语音信号。而数 第一章、半导体 三极管的输入电阻Rbe 其中IE = (1+β)IB Rb’e = UT/IB (常温下UT=26mV ) 三极管的混合π模型 等效为 三极管工作状态 放大状态（发射结正偏，集电结反偏） 饱和状态（发射结正偏，集电结正偏） 截止状态（发射结反偏/0偏） 小结： BJT 由两个PN结组成，电流控制是它的主要特征。 BJT 具有放大作用的内部结构条件是： i.e区掺杂浓度要远大于b区掺杂浓度； ii.基区必须很薄。 外部条件是：e结正偏，c结反偏。 BJT 中三个电极电流关系 以i E为自变量时以i B为自变量时 三极管特征曲线表示其各级电流与各级间电压之间的定量关系 输入特征曲线玉二极管正向特征曲线相似。C结电压对输入特征曲线有一定影响，但C结为反向偏置时，这种影响很小，通常用一条曲线表示。 输出特征曲线可划分为三个区：饱和区；截至区；放大区。 放大电路中的三极管应工作在放大区。 三极管参数 β说明放大能力； I CBO、I CEO大小反映了其温度稳定性； f T、f B表示三极管的高频放大能力； I CM、BV CEO、P CM规定了管子工作时不允许超出的极限范围。 第二章、基本放大电路 放大器实质上是能量转换器，以较小的输入信号能量通过放大器件控制直流电源的能量，使之转换成较大的输出信号能量，为负载所获得。 1.对放大电路的要求 能放大：输出信号应大于输入信号(u,或i,或p) 不失真：输出应与输入呈线性关系，为使器件工作在线性放大区，必须加上合适的直流偏置。 2.放大电路中的至流量和交流量 3.两种器件对应两种放大电路 (BJT 和FET 放大电路) BJT 在放大电路中有共射、共集和共基三种组态 FET 在放大电路中有共源、共漏和共栅三种组态 4.放大电路的分析方法（图解法、微变等效电路法） 5.放大电路的性能指标 直流：静态工作点Q ； C CQ CC CEQ BQ CQ b BEQ BB BQ R I -V =U βI =I R U -V = I 32.模拟电子电路总结 ①伏安特性曲线，二极管开启电压为0.7V/0.2V，环境温度升高后，二极管正向特性曲线左移，方向特性曲线下移。 ②晶体管工作在放大区的外部条件是发射结正向偏置且集电结反向偏置。 ③共射特性曲线：输入特性曲线和输出特性曲线。Uce增大时，曲线右移。 截止区、放大区、饱和区。 ④结型场效应管U GS(off)和绝缘栅型场效应管U GS(th)。 夹断区、恒流区、可变电阻区。 ⑤静态工作点设置为保证：一、放大不失真二、能够放大。 两种共射放大电路：直接耦合、阻容耦合。 放大电路分析方法：直流通路求静态工作点，交流通路求动态参数。截止失真，饱和失真。等效电路。 Re直流负反馈。晶体管单管三种接法：共射、共基、共集。 共射：既放大电流又放大电压。输入电阻居中，输出电阻较大，频带窄。多用于低频放大电路。 共基：只放大电压不放大电流。输入电阻小，电压放大和输出电阻与共射相当。频率特性最好。 共集：只放大电流不放大电压。输入电阻最大，输出电阻最小，具有电压跟随特性。用于放大电路的输入级和输出级。 场效应管； 基本共源放大电路、自给偏压电路、分压式偏置电路。 多级电路耦合方式： 直接耦合：良好的低频特性，可放大变化缓慢的信号。 阻容耦合：各级电路静态工作点独立，电路分析、设计、调试简单。有大电容的存在不利于集成化。 变压器耦合：静态工作点独立，不利于集成化，可实现阻抗变换，在功率放大中得到广泛的应用。 零点漂移和温度漂移 抑制温漂的方法：引入直流负反馈、采用温度补偿，电路中二极管。差分放大电路。 差分放大电路中共模抑制比。 互补对称输出电路。 集成运放电路的组成： 输入级：双端输入的差分放大电路，输入电阻高，差模放大倍数大，抑制共模能力强，静态电流小。 中间级：采用共射（共源）放大电路，为提高放大倍数采用复合管放大电路，以恒流源做集电极负载。 输出级：输出电压线性范围宽、输出电阻小（带负载能力强）非线性失真小。多互补对称输出电路。 集成运放频率补偿：一、滞后补偿1.简单电容补偿2.密勒效应补偿二、超前补偿 放大电路中反馈特性 第一章半导体二极管 1.本征半导体 ?单质半导体材料是具有4价共价键晶体结构的硅Si和锗Ge。 ?导电能力介于导体和绝缘体之间。 ?特性：光敏、热敏和掺杂特性。 ?本征半导体：纯净的、具有完整晶体结构的半导体。在一定的温度下，本征半导体内的最重要的物理现象是本征激发（又称热激发），产生两种带电性质相反的载流子（空穴和自由电子对），温度越高，本征激发越强。 ◆空穴是半导体中的一种等效+q的载流子。空穴导电的本质是价电子依次填补本征晶体中空位， 使局部显示+q电荷的空位宏观定向运动。 ◆在一定的温度下，自由电子和空穴在热运动中相遇，使一对自由电子和空穴消失的现象称为 复合。当热激发和复合相等时，称为载流子处于动态平衡状态。 2．杂质半导体 ?在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。 ◆P型半导体：在本征半导体中掺入微量的3价元素（多子是空穴，少子是电子）。 ◆N型半导体：在本征半导体中掺入微量的5价元素（多子是电子，少子是空穴）。 ?杂质半导体的特性 ◆载流子的浓度：多子浓度决定于杂质浓度，几乎与温度无关；少子浓度是温度的敏感函数。 ◆体电阻：通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。 ◆在半导体中，存在因电场作用产生的载流子漂移电流（与金属导电一致），还才能在因载流子 浓度差而产生的扩散电流。 3.PN结 ?在具有完整晶格的P型和N型半导体的物理界面附近，形成一个特殊的薄层（PN结）。 ?PN结中存在由N区指向P区的内建电场，阻止结外两区的多子的扩散，有利于少子的漂移。 ?PN结具有单向导电性：正偏导通，反偏截止，是构成半导体器件的核心元件。 ◆正偏PN结（P+，N-）：具有随电压指数增大的电流，硅材料约为0.6-0.8V，锗材料约为0.2-0.3V。 ◆反偏PN结（P-，N+）：在击穿前，只有很小的反向饱和电流Is。 ◆PN结的伏安（曲线）方程： 4.半导体二极管 北京邮电大学 实验报告 实验题目：cmos模拟集成电路实验 姓名：何明枢 班级：2013211207 班内序号：19 学号：2013211007 指导老师：韩可 日期：2016 年 1 月16 日星期六 北京邮电大学电子工程学院2013211207班何明枢CMOS模拟集成电路与设计实验报告 目录 实验一:共源级放大器性能分析 (1) 一、实验目的 (1) 二、实验内容 (1) 三、实验结果 (1) 四、实验结果分析 (3) 实验二:差分放大器设计 (4) 一、实验目的 (4) 二、实验要求 (4) 三、实验原理 (4) 四、实验结果 (5) 五、思考题 (6) 实验三：电流源负载差分放大器设计 (7) 一、实验目的 (7) 二、实验内容 (7) 三、差分放大器的设计方法 (7) 四、实验原理 (7) 五、实验结果 (9) 六、实验分析 (10) 实验五：共源共栅电流镜设计 (11) 一、实验目的 (11) 二、实验题目及要求 (11) 三、实验内容 (11) 四、实验原理 (11) 五、实验结果 (15) 六、电路工作状态分析 (15) 实验六：两级运算放大器设计 (17) 一、实验目的 (17) 二、实验要求 (17) 三、实验内容 (17) 四、实验原理 (21) 五、实验结果 (23) 六、思考题 (24) 七、实验结果分析 (24) 实验总结与体会 (26) 一、实验中遇到的的问题 (26) 二、实验体会 (26) 三、对课程的一些建议 (27) 实验一:共源级放大器性能分析 一、实验目的 1、掌握synopsys软件启动和电路原理图（schematic）设计输入方法； 2、掌握使用synopsys电路仿真软件custom designer对原理图进行电路特性仿真； 3、输入共源级放大器电路并对其进行DC、AC分析，绘制曲线； 4、深入理解共源级放大器的工作原理以及mos管参数的改变对放大器性能的影响 二、实验内容 1、启动synopsys，建立库及Cellview文件。 2、输入共源级放大器电路图。 3、设置仿真环境。 4、仿真并查看仿真结果，绘制曲线。 三、实验结果 1、实验电路图 经典的20个模拟电路原理及其电路图对模拟电路的掌握分为三个层次：初级层次：是熟练记住这二十个电路，清楚这二十个电路的作用。只要是电子爱好者，只要是学习自动化、电子等电控类专业的人士都应该且能够记住这二十个基本模拟电路。 中级层次：是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用，每个元器件出现故障时电路的功能受到什么影响，测量时参数的变化规律，掌握对故障元器件的处理方法;定性分析电路信号的流向，相位变化;定性分析信号波形的变化过程;定性了解电路输入输出阻抗的大小，信号与阻抗的关系。有了这些电路知识，您极有可能成长为电子产品和工业控制设备的出色的维修维护技师。 高级层次:是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、电路中信号电流或电压与电路参数的关系、电路中信号的幅度与频率关系特性、相位与频率关系特性、电路中元器件参数的选择等。达到高级层次后，只要您愿意，受人尊敬的高薪职业--电子产品和工业控制设备的开发设计工程师将是您的首选职业。 一、桥式整流电路 1、二极管的单向导电性： 伏安特性曲线： 理想开关模型和恒压降模型： 2、桥式整流电流流向过程： 输入输出波形： 3、计算：Vo, Io,二极管反向电压。 二、电源滤波器 1、电源滤波的过程分析： 波形形成过程： 2、计算：滤波电容的容量和耐压值选择。 三、信号滤波器 1、信号滤波器的作用： 与电源滤波器的区别和相同点： 2、LC 串联和并联电路的阻抗计算，幅频关系和相频关系曲线。 3、画出通频带曲线。 计算谐振频率。 四、微分和积分电路 1、电路的作用，与滤波器的区别和相同点。 2、微分和积分电路电压变化过程分析，画出电压变化波形图。 3、计算：时间常数，电压变化方程，电阻和电容参数的选择。 “模拟电路太难了，怎么学呀？怎样快速入门呢？” “这个模拟电路实现了什么功能？” “三极管驱动电路周边的电阻值怎么计算？” “怎样设计模拟电路实现XXX功能啊？用什么电路形式？选什么器件？参数是什么？” “仿了一个模拟电路，怎么指标就是达不到原先的水准呢？” “10uV信号怎么放大到10V？” ...... 模拟电路并不难学，难的是长期积累，有老师指点，坚持做实验。 我们首先介绍什么是模拟电路，时代划分，模电开发需要具备的能力，模电难在哪里，模电涉及的内容，元器件选型，然后用实例进行读图训练，计算电路参数，设计指导. ------------ 模拟电路介绍 ------------ 模拟电路(Analog Circuit)：处理模拟信号的电子电路。模拟信号：时间和幅度都连续的信号(连续的含义是在某取值范围内可以取无穷多个数值)。工业控制里的温度、液面、压力、流量、长度等都是连续的模拟量。 模拟信号的特点： 1、函数的取值为无限多个； 2、当图像信息和声音信息改变时，信号的波形也改变，即模拟信号待传播的信息包含在它的波形之中(信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率和相位的变化上)。 ---------------- 模拟电路时代划分 ---------------- 50年代前电子管 1947年晶体管诞生，以半导体器件为核心 1958年集成电路问世 1969年大规模集成电路问世，品种齐全 1975年超大规模集成电路问世，价格下降 随着器件的不断发展，模拟电路的应用和教学也经历了以电子管为中心；以晶体管为中心；以集成电路(如：运放)为中心等多个阶段。 翻开很早以前的模电教材，都是以电子管为核心讲解电路原理的，那时的收音机、电视机、扩音器、电台等都是电子管的。现在仍然有不少音响发烧友使用电子管做功放，做收音机，称之为“胆机”，看着电路放音时，一堆灯丝闪动，别有一番DIY乐趣，据说可以听出特别的味道，只是现在电子管不太好买了。 后来的模电教材主要以分立的晶体管元件为核心，这一时期的收音机、扩音器等 模拟电子技术 第一章半导体二极管 一.半导体的基础知识 1.半导体导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅、锗)。 2.特性光敏、热敏和掺杂特性。 3.本征半导体纯净的具有单晶体结构的半导体。 4. 两种载流子带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。 5.杂质半导体在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。 *P型半导体: 在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。 *N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。 6. 杂质半导体的特性 *载流子的浓度多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。 *体电阻通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。 *转型通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。 7. 结 * 结的接触电位差硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。 * 结的单向导电性正偏导通，反偏截止。 8. 结的伏安特性 二. 半导体二极管 *单向导电性正向导通，反向截止。 *二极管伏安特性同ＰＮ结。 *正向导通压降硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。 *死区电压硅管0.5V，锗管0.1V。 3.分析方法将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若V阳>V阴( 正偏)，二极管导通(短路); 若V阳 *总的解题手段将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: 若V阳>V阴( 正偏)，二极管导通(短路); 若V阳 一、填空题：（每空1分共40分） 1、结正偏时（导通），反偏时（截止），所以结具有（单向）导电性。 2、漂移电流是（反向）电流，它由（少数）载流子形成，其大小与（温度）有关，而与外加电压（无关）。 3、所谓理想二极管，就是当其正偏时，结电阻为（零），等效成一条直线；当其反偏时，结电阻为（无穷大），等效成断开； 4、三极管是（电流）控制元件，场效应管是（电压）控制元件。 5、三极管具有放大作用外部电压条件是发射结（正偏），集电结（反偏）。 6、当温度升高时，晶体三极管集电极电流（增大），发射结压降（减小）。 7、三极管放大电路共有三种组态分别是（共集电极）、（共发射极）、（共基极）放大电路。 8、为了稳定三极管放大电路的静态工作点，采用（直流）负反馈，为了稳定交流输出电流采用（交流）负反馈。 9、负反馈放大电路和放大倍数（1），对于深度负反馈放大电路的放大倍数（ 1 ）。 10、带有负反馈放大电路的频带宽度（1），其中（）， （ 1 ）称为反馈深度。 11、差分放大电路输入端加上大小相等、极性相同的两个信号，称为（共模）信号，而加上大小相等、极性相反的两个信号，称为（差模）信号。 12、为了消除乙类互补功率放大器输出波形的（交越）失真，而采用（甲乙）类互补功率放大器。 13、电路是（双）电源互补功率放大电路； 电路是（单）电源互补功率放大电路。 14、共集电极放大电路具有电压放大倍数（近似于 1 ），输入电阻（大），输出电阻（小）等特点，所以常用在输入级，输出级或缓冲级。 15、差分放大电路能够抑制（零点）漂移，也称（温度）漂移，所以它广泛应用于（集成）电路中。 16、用待传输的低频信号去改变高频信号的幅度称为（调波），未被调制的高频信号是运载信息的工具，称为（载流信号）。 17、模拟乘法器输出与输入的关系式是U0=（） 1、1、P型半导体中空穴为（多数）载流子，自由电子为（少数）载流子。 模拟电子技术课程设计心得体会 此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教，做课程设计要有严谨的思路和熟练的动手能力，我感觉自己做了这次设计后，明白了总的设计方法及思路，通过这次尝试让我有了更加光火的思路，对今后的学习也有莫大的好处。 一、设计目的 1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤， 培养综合设计与调试能力。 2、学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 1．电路图设计方法 （1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 （3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 （4）总电路图：连接各模块电路。 （5）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。 （6）采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从0 V 起连续可调，因要求电路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。 二、总体设计思路 1、直流稳压电源 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。 直流稳压电源方框图 图2直流稳压电源的方框图 2、整流电路 （1）直流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3所示。° I i~2$-' ! 「一 图3单相桥式整流电路 3、滤波电路一一电容滤波电路 采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分，使电压波形变得平滑。常见的滤 波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。 在整流电路的输出端，即负载电阻RL两端并联一个电容量较大的电解电容C,则构成了电容滤波电路，如图5所示电路，由于滤波电容与负载并联，也称为并联滤波电路。 f\ (\ ------- 目录 第一部分．前言 第二部分．实验的基础知识 第三部分．实验内容 1．cadence virtuoso schematic进行电路图的绘制2．cadence virtuoso analog environment电路性能模拟3．cadence virtuoso layout editor进行版图设计4．cadence virtuoso DRC Extract LVS以及后仿真等。第四部分．附件 1．Cadence schematic simple tutorial 2.cadence virtuoso layout editor tutorial 3.SMIC0.18um library 第一部分．前言 本实验为微电子系专业选修课程《模拟CMOS集成电路设计》的配套实验。本实验围绕如何实现一个给定性能参数要求的简单差分运算放大器而展开。 通过该实验，使得学生能够建立模拟集成电路设计的基本概念，了解设计的基本方法，熟悉模拟CMOS集成电路设计的典型流程，了解在每一个流程中所应用的EDA工具，并能较熟练地使用每个流程对应的设计工具。通过让学生自己分析每个流程中所出现的问题，把课程所学知识联系实际，从而增强学生分析问题、解决问题的能力。 本实验的内容以教材一至十章内容为基础，因此，该实验适合在开课学期的后半部分时间开展。 本实验讲义内容安排如下，首先是前言，其次是基础知识，接下来是实际实验内容，具体分成四个过程，最后是附录。建议在实际实验开始之前依次浏览三个附件文档。 第二部分．实验的基础知识 该实验内容所涉及的基础知识包括两部分：电路方面、流程方面和EDA设计工具使用方面。 1．电路有关的基础知识。 该实验是围绕如何实现基于SMIC0.18um工艺下，一个给定性能参数要求的简单差分运算放大器而展开，因此，以电流镜做负载的基本五管差分运算放大器的性能分析是该实验的理论基础。具体内容在讲义以及课件相关章节中有详细介绍。以下用一张图简单重述该电路的有关性能与各元件参数之间的关系分析结论。 相关的设计公式如下： 模拟电子技术基础知 识点总结 模拟电子技术复习资料总结 第一章半导体二极管 一.半导体的基础知识 1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。 2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。 3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。 4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。 5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。 *P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。 *N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。 6. 杂质半导体的特性 *载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。 *体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。 *转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。 7. PN结 * PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。 * PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。 8. PN结的伏安特性 二. 半导体二极管 *单向导电性------正向导通，反向截止。 *二极管伏安特性----同ＰＮ结。 *正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。 *死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。 3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: 若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路); 若 V阳 模拟电路实验心得体会 篇一：电路实验心得体会 电路实验心得体会一：电路实验心得体会 本周主要进行电工实验设计和指导，经过一周时间，我们在辅导老师和辛勤帮助指导之下，完成了这次的实验任务，本次实验设计一共进行了四项，在进行实验之前，一定要把课本先复习掌握一下，以方便实验的经行和设计。我分别设计了对戴维南定理的验证试验，基本放大电路的实验，逻辑电路四人表决器的设计实验和六进制电路的设计实验，首先，在进行戴维南定理实验设计的时候，经过自己的资料查找和反复设计，排除实验过程中遇到的一些困难，最终圆满的完成了实验任务及要求，在进行放大电路设计时就遇到了一定困难，也许是由于这些实验是电工教学中下册内容，在知识方面掌握还是不够，所以遇到了较多困难，通过老师指导和同学的帮助，一步一步进行改进和设计，在设计过程中也学到了许多放大电路的知识，更加深入的体会到有关放大电路的基本原理。设计6进制的时候要了解芯片的作用，懂得该芯片的原理，最后设计的就是逻辑电路实验，每个实验的设计都经历许多的挫折，产生 许多的问题，我们在出现的问题上对实验设计进行一步步的修改，这样还帮助我们弄懂了很多的问题。 实验过程中，从发现问题到解决问题，无不让我们更加明白和学习到电工知识的不足，让我们更加深入透彻的学习掌握这些知识，我认为，这次的实验不仅仅更加深入的学习到了电工知识，还培养了自己独立思考，动手操作的能力，并且我们学习到了很多学习的方法，这些都是今后宝贵的财富。通过电工实验设计，从理论到实际，虽然更多的是幸苦，但是学完之后，会发现我们收获的真的很多，所以这些付出都是值得的。 本次实验我们还利用了ewb软件绘图，这是一项十分有作用的软件，我们电工学学习此软件对今后学习帮助十分重大，所以这也是一项重大的收获。本次实验花了我较多时间，但是又由于实验周与考试安排较近，所以做的又有一定的匆忙性，实验设计上的缺陷还是很明显的，所以经过了老师和同学的批评指正，十分感激大家的帮助，我想这次的实验设计所收获的点点滴滴，今后一定能对我们起到重要的帮助！ 电路实验心得体会二：电路实验心得体会 一个长学期的电路原理，让我学到了很多东西，从最开始的什么都不懂，到现在的略懂一二。 在学习知识上面，开始的时候完全是老师讲什么就做什么，感觉速度还是比较快的，跟理论也没什么差距。但是后来电子科技大学集成电路原理实验CMOS模拟集成电路设计与仿真王向展
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