CMOS模拟集成电路设计(第二版)勘误
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计 (2)
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计一、设计目标本次课程设计目标是：通过对CMOS模拟集成电路设计第二版中的一个电路设计实例进行仿真分析、电路优化及布局设计，深入理解和掌握CMOS模拟集成电路的基本原理及设计方法，培养学生分析和设计模拟集成电路的能力。
二、课程设计内容1.复习：基本模拟电路的分析和设计方法在进行CMOS模拟集成电路设计前，学生需要具备基本模拟电路的分析和设计方法。
本节将对常见的放大电路（比如共射放大电路，共基放大电路和共集放大电路等）的分析和设计方法进行复习。
2.CMOS反相器设计实例讲解本部分将讲解CMOS反相器的结构及原理，并通过具体的例子进行电路设计分析和仿真。
帮助学生了解CMOS反相器的设计方法、电路特性及其影响因素。
3.电路优化与参数选择在本部分，我们将重点介绍电路优化及参数选择的方法。
从电路的性能和稳定性等方面进行优化选择，并通过仿真结果来证明优化参数的效果。
4.布局设计与模拟验证本部分将介绍CMOS模拟集成电路的布局设计及模拟验证方法。
布局设计不仅可以影响电路的性能，也会影响电路的稳定性和可靠性。
通过模拟验证对电路进行分析验证。
三、设计评分方案本次课程设计采用滚动评分的方式，共计100分，具体评分如下：1.复习及设立问题：10分2.设计实例介绍及分析：20分3.参数选择及电路优化：30分4.布局设计及模拟验证：40分四、设计要求1.学生需要独立完成所有实验任务，不允许抄袭2.电路模拟软件使用HSPICE或者Spectre等，本节课程以HSPICE为例3.学生需要提交电路仿真截图、仿真结果以及电路设计原理图等作为实验报告。
五、总结通过本次课程设计的学习，学生可以深入了解CMOS模拟集成电路设计的基本原理及设计方法，并且培养分析和设计模拟集成电路的能力，为以后的研究或工作打下更好的基础。
同时，通过本次课程设计，学生能进一步加深对学过的知识的理解，增强把理论知识转化为实际工程应用的能力，提高实际应用能力和工程素质。
CMOS模拟集成电路设计
精选PPT
17
模型的误差 （你在使用哪种二级管？） 模型的应用范围 （史上最强运算放大器） 算法的误差 （1019的误差算不算收敛？） 工艺与材料的限制（亚理士多德的杠杆）
大连理工大学 电信学院
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14
CMOS集成电路截面示意图
图片来自P.E.Allen的讲义
大连理工大学 电信学院
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15
CMOS集成电路SEM图像
12
关于模型
❖ 工程师的误区：
3，5，7， ，11，13
❖ 同一事物的多种建模方式： 你会烧饭吗？
❖ 模型的等级与适用范围： 牛顿还是爱因斯坦？
大连理工大学 电信学院
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13
关于仿真
❖ 仿真器的用处 x 常识 ＝常数 ❖ 仿真结果最多与所用模型一样好，且要求设
计者对模型充分的理解 ❖ 只有你已经知道答案时，仿真器才是好用的
电路级设计
系统级设计
基本·器件尺度连续
基本器件尺度固定
定制化设计
标准化设计
较难应用CAD工具
成熟的CAD设计软件
需要精确建模
可使用时序模型
性能需要优化
可由软件编程
模块非通用
模块通用
难以自动布线
容易自动布线
动态范围由电源和噪声及线性度决定
没有动态范围的限制
“如果能用数字电路比较经济的完成，不要使用模拟电路”
课程背景
❖ 教材：
CMOS模拟集成电路设计（第二版） P.E.Allen等
❖ 参考书：
CMOS Analog Circuit Design（SE）P.E.Allen等 CMOS Circuit Design，Layout，and Simulation 电路教材 模拟电子线路教材 概率统计教材
电子科大集成电路原理实验报告-CMOS模拟集成电路设计与仿真标准实验报告
电子科大集成电路原理实验报告-CMOS模拟集成电路设计与仿真标准实验报告电子科技大学微电子与固体电子学院集成电路原理与设计CMOS模拟集成电路设计与仿真电子科技大学实验报告实验地点：211楼606 实验时间：2014.6.7一、实验室名称：微电子技术实验室二、实验项目名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真三、实验学时：4四、实验原理参照实验指导书。
五、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。
六、实验内容1、UNIX操作系统常用命令的使用，Cadence EDA仿真环境的调用。
2、设计一个运算放大器电路，要求其增益大于40dB, 相位裕度大于60?，功耗小于10mW。
3、根据设计指标要求，选取、确定适合的电路结构，并进行计算分析。
4、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析、建立时间小信号特性和压摆率大信号分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。
5、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。
6、整理仿真数据与曲线图表，撰写并提交实验报告。
七、实验仪器设备（1）工作站或微机终端一台（2）局域网2（3）EDA仿真软件 1套八、实验步骤1、根据实验指导书熟悉UNIX操作系统常用命令的使用，掌握Cadence EDA仿真环境的调用。
2、根据设计指标要求，设计出如下图所示的电路结构。
并进行计算分析，确定其中各器件的参数。
3、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。
4、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。
具体计算步骤如下：（参见模拟CMOS集成电路设计）1. 通过额定功耗和片外电容C计算偏置电路电流以及流进M6，M8电流，再通过相关试验得到相关pmos，nmos的Vth和k和λ，得到m6，m8，m9宽长比并计算密勒电容Cc2. 通过cmr计算m4和m0的宽长比3. 通过GB和Cc求出m2和m5宽长比4. 由m6，m8的Ids电流计算m7宽长比5. 进行电路仿真，观察电路是否符合各方面要求。
模拟CMOS集成电路设计第二版课程设计
模拟CMOS集成电路设计第二版课程设计1. 课程设计目标本次课程设计旨在让学生们了解模拟CMOS集成电路设计的基本知识，并通过实践，掌握常用的CMOS电路设计方法。
具体目标如下：1.学习基本的CMOS工艺流程、器件模型和晶体管电路分析方法；2.掌握放大器电路和电压参考电路的设计方法；3.熟悉采样保持电路和模数转换电路的设计方法；4.能够运用所学知识完成一个小型模拟CMOS集成电路设计。
2. 课程设计大纲2.1 基本CMOS工艺流程和器件模型1.CMOS工艺流程简介；2.MOSFET器件的物理模型和参数；3.MOSFET直流分析和交流分析。
2.2 放大器电路设计1.放大器的基本概念和分类；2.差分放大器的设计和分析；3.单端放大器的设计和分析；4.放大器的频率响应分析。
2.3 电压参考电路设计1.电压参考电路的基本概念和分类；2.基准电压源的设计和分析；3.基准电流源的设计和分析。
2.4 采样保持电路和模数转换电路设计1.采样保持电路的基本概念和设计方法；2.SAR ADC的工作原理和设计方法；3.ΔΣ ADC的工作原理和设计方法。
2.5 完整电路设计参照上述的内容，学生根据老师提供的设计要求，完成一个包括放大器、电压参考电路、采样保持电路和模数转换电路的小型模拟CMOS集成电路设计。
3. 课程设计方法本次课程设计采用以下方法：1.理论授课：老师讲解基本理论知识，介绍电路设计方法和常用工具；2.实验练习：学生通过使用模拟电路仿真软件（如Cadence）进行实验练习，掌握具体的设计方法；3.团队合作：建议学生分组完成设计任务，通过合作提高设计效率、解决实际问题；4.报告展示：学生需要撰写设计报告，结合仿真结果和实验数据，说明设计思路、方法和结果。
4. 课程设计评估本次课程设计采用以下评估方法：1.思考题：课程结束后，由老师出一份思考题，学生需要结合实验内容和理论知识进行分析和解答；2.作业：学生需要完成相关课程作业，包括理论、仿真和实验；3.报告：学生需要撰写设计报告，内容包括设计思路、仿真结果、实验数据和总结。
《电子线路基础》(第2版)勘误表
3脚上方两只 2R 电阻中间 少一只电阻 R
为 PMOS 管
如右图
T2
1 vi ≈ vf ≈R6/( R6＋R8)× vo＝vo/21 vI >0 0.1(VOH－VOL) 饱和导通
400/5 设 R1＝R3＝R＝100kΩ， R2＝RF＝100Ω VZ（±6V） R7 的左端接 T18 的基极 1脚“地”，4脚“复位” R5＝R6＝R7＝10kΩ
7 39 1.4.16 式
8 84 图 2.1.19（a） 9 91 倒 14 行 10 100 4 行 11 102 图题 2.4.1（b）
12 129 3.3.31 式
13 136 3.5.6 式 14 153 17 行
dQ
dV
左边的“VZ”
− x −WC
e Ln
vDS＝5V
vGS、漏源 vDS＝8V －vDS
47 477 2 行
48 481 图 9.1.10
49 481 图 9.1.10
50 487 图 9.2.4（b） 最下方的图
51 514 倒 1 52 516 12 行 53 518 8 行 54 518 18 行 55 519 9 行 56 519 倒 3 行 57 519 倒 4 58 519 倒 1 行 59 520 5 行 60 520 4 行 61 523 1 行
Δ V max − V LSB V LSB
应如右图 所示
2R 2R R
3
－
＋A1
第二个脉冲作用期间 vO 波形 不变化
差值
105 Ω⋅m
47 Ω⋅m
400 106 －4.1
156.3
4.17
12.59 －87
cmos模拟集成电路设计-实验报告
cmos模拟集成电路设计-实验报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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 (22)五、实验结果 (23)六、思考题 (24)七、实验结果分析 (25)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。
CMOS集成电路设计基础第二版课程设计
CMOS集成电路设计基础第二版课程设计概述CMOS集成电路设计基础是半导体工程的重要内容之一，它是电子工程师必须要掌握的技能。
本次课程设计旨在通过实践，让学生更好地了解CMOS集成电路设计的基本理论和方法，并且能够灵活地应用到实际项目中。
设计任务本次课程设计的任务是设计一个基础的CMOS集成电路。
设计要求如下：•根据给定的电路功能需求，设计出电路的逻辑图和布图；•确定所需器件的参数，并进行器件选择；•进行器件级仿真，验证电路性能；•绘制电路的波形图，并对电路性能进行评估；•撰写电路设计报告，详细阐述电路设计思路、仿真结果以及评估结论。
设计流程1. 电路功能需求分析首先，我们需要明确电路的功能需求，该层面主要用于预备设计过程，确定电路表现和性能的要求，例如：•输入电压范围•输出电压范围•电路增益•电路带宽•输出电流2. 电路逻辑图设计电路的逻辑设计阶段，需要根据上一步的功能需求分析确定电路的工作模式，并建立电路的逻辑图。
3. 器件参数确定与器件选择电路的器件参数确定，主要是指确定每个单元电路的器件长度和宽度，在确保满足电路性能需求的基础上进行器件选择。
在本步骤中，可使用器件参数提取工具等辅助工具进行参数验证和器件选型。
4. 器件级仿真经过前三个阶段，我们已经得到了电路的逻辑图和器件选择信息，接下来就可以对电路进行器件级仿真，进行电路性能评估，这将有助于确定器件参数的最终值并进行电路优化。
5. 波形图绘制与性能评估在完成器件级仿真后，我们可以根据仿真结果对电路的性能进行评估，并绘制出电路的波形图，以便进行更详细的分析和评估。
6. 设计报告撰写最后，我们需要将整个设计过程进行总结，并将电路设计思路、仿真结果和评估结论等内容进行详细撰写，以便为后续的电路设计和实际项目工作提供参考。
总结本篇文章简单介绍了CMOS集成电路设计基础的课程设计内容和设计流程，通过实践完成本次课程设计，不仅可以提升学生的基础理论知识，也能够为学生今后从事电路设计和项目实践提供很大的帮助。
实验二CMOS模拟集成电路设计与仿真
实验二CMOS模拟集成电路设计与仿真实验二 CMOS 模拟集成电路设计与仿真CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）模拟集成电路（Analog Integrated Circuits）是一种基于金属-氧化物-半导体结构的集成电路技术。
在本实验中，我们将学习并实践CMOS模拟集成电路的设计和仿真，以加深对其原理和应用的理解。
通过此实验，我们将能够熟练掌握CMOS模拟集成电路设计与仿真的基本流程与方法。
一、实验目的本实验旨在通过设计和仿真CMOS模拟集成电路，加深对其工作原理的理解，掌握电路设计与仿真的基本方法。
二、实验原理CMOS模拟集成电路是一种基于n型和p型MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）的电路。
通过调节不同MOS管的工作状态，可以实现不同的电路功能。
其中，n型MOS管的主要特点是电导率高，适用于放大增益较大的部分；p型MOS管的主要特点是电导率低，适用于控制电流流动的部分。
三、实验步骤1. 电路设计：根据实际需求，确定设计所需的CMOS模拟集成电路。
在设计前，应先详细了解电路的功能、性能及工作原理，确定所需的器件数目和性能参数。
2. 电路布局：根据设计要求，将设计的各个电路模块在模拟集成电路上进行布局，合理安排电路的位置和空间，以保证电路的稳定性和性能。
3. 电路连接：按照布局图，将所需的电路模块进行连接，确保各个模块之间信号的正确传输和电路功能的正常实现。
4. 电路仿真：使用专业的仿真软件，将设计好的CMOS模拟集成电路进行仿真，验证其电路性能和功能。
在仿真过程中，应注意选择合适的仿真参数和验证方法，以保证仿真结果的准确性和可靠性。
5. 仿真分析：根据仿真结果，对电路的性能和功能进行分析和评估。
如果发现问题或改进的空间，可以根据分析结果进行相应的调整和优化。
6. 总结与展望：根据实验结果和分析，总结实验过程中的经验和教训，提出可能的改进和未来的研究方向。
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274 274
274 288 303
“RA = “=
rds6 + R2 + g
1 1 gm6 “
m10
304
gm7rds7
R9(gds2+gds5) = “ 2 1+ gm7rds7
1 + gm6rds6 gm2vin
304 305
305 305
R9(gds2+gds5) R9(gds2+gds4) ” “k = gm7rds7 gm7rds7 ” Eq. (6.5-20) should be written as, -1 pout = R 'C II out After Eq. (6.5-20), replace “where Cout…” by “where RII’ = [(2+k)/(2+2k)] RII and Cout…” -1 -1 Eq. (6.5-23): “p6 “ “p6 “ 1 1 R2 + g C6 R2 + g C m10 m10 6 Eq. (6.5-17): “k = “Figure 6.5-7” 8I5 8I7 Table 6.5-3, Step 3, third column: “S5 = , S7 = “ KP’VSD52 KP’VSD72 “S5 = 2I5 KP’VSD5
2
138 146
146 155
“=
VBE0 -VG0 k +( - ) q ” T0
Errata – 2nd Ed. (6/3/09) 156 171 172 175 178 1(4.6-21): “VBE2” “VBE1” Eq. (5.1-15): “Cout = Cbd1Cbd2 + Cgs2 + CL” “Cout = Cbd1 + Cbd2 + Cgs2 + CL” Line 3: “voltage gain is –1.92 V/V.” “voltage gain is –2.098 V/V.” 1101 8 - 0.7 2 1101 3 - 0.7 2 1 - 502 5 - 0.7 " “ 1 - 502 5 - 0.7 " Eq. (5.1-32): “eout =” “eeq =” Fig. 5.2-8(a): The VCCS in parallel with “rds2” should be “gm2vgs2” instead of “gm1vgs1”. Fig. 5.2-8(b): The VCCS in parallel with the i3 VCCS should be “gm2vgs2” instead of “gm1vgs1”. Eq. For v’OUT(min): “ Last line: “ P = 0.5V-1” “ P = 0.05V-1” First eq. in step 5.): Should be VDS(sat) = VIC(min) – VSS – VGS1 = -1.5 + 2.5 250μA – 0.7 110μA/V2(18.4)
2
305 307
Line 9 from the bottom: “Figure 6.5-8”
, S7 =
2I7 KP’VSD72
“
Errata – 2nd Ed. (6/3/09) 307 307
Page 4
VDD-Vout(max) VDD-Vout(min) “ “ “ Table 6.5-3, Step 3, fourth column: “ 2 2 8I11 8I9 Table 6.5-3, Step 4: “S11= , S9 = “ KN’VDS112 KN’VDS92 KN’VDS11 KN’VDS92 Table 6.5-3, Step 5: “VSD14(sat)/I14” “VSD13(sat)/I12” 2I4 Table 6.5-3: Step 8: “K ’(V -V (max)+V ) “ “ K ’(V P DD in T1
Errata – 2nd Ed. (6/3/09) 268 Fig. 6.2-18(c): Corrected figure is shown. A is replaced by –A.
+ Vi .-A gmIIVi CII Cc
Page 3
+ RII Vout -
268
Eq. (6.2-56) should be: -ACc Vout(s) s + gmII/ACc = C + C s + 1/[R (C + C )] Vin(s) c II II c II Table 6.3-1, last line: The downward arrrow “ ” should be upward “ ”. Table 6.3-2, entry 3.): Delete the equation VDD + |VSS| I5 10 2Ts gm2 gm22 Last line: “S1 = S2 = K 'I “ “S1 = S2 = K 'I “ 2 5 2 5 Fig. 6.4-2c: Replace “gds1Vdd” of the left-most controlled source with “gds1Vdd + gm1Vout” rds6 + R2 1 Eq. (6.5-12): “RA = 1 + g r gm6 “ m6 gs6 gm2vin =“ Eq. (6.5-16): “= R (g +g 2 1+
198
198 198 198 211 211 211 211 225 225 225 225 256 266
Last eq. on page: Should be W5 2I5 = ' L5 K VDS (sat)2 = 306 N 3rd line from bottom: “… giving a smaller W5/L5.” “…to allow for a variation in VTN.” 2nd line from bottom: “W1/L1 (W2/L2) = 25, which gives W5/L5 = 12.3.” “W1/L1 (W2/L2) = 40, which gives W5/L5 = 82.” Last line: “111.1 V/V” ”147.4 V/V” First eq. on this page: “ = 2150A 2150A “= 1104.26 = 0.8 V” 1102.73 = 1.0 V” Line between 1st and 2nd eqs.: “…VDS2(sat) = 0.7 V.” “…VDS2(sat) = 0.5 V.”
Errata – 2nd Ed. (6/3/09) Errata of “CMOS Analog Circuit Design” 2nd Edition By Phillip E. Allen and Douglas R. Holberg
Page 1
Page Errata 82 Line 4 after figure 3.2-3, “CISW” “CJSW” 88 Line between Eqs. (3.3-2) and (3.3-3) should read as “The channel transconductances, gm and gmbs, and the channel conductance, gds, are defined as” 102 Line 2 from bottom: “2 F” “2 F” 115 Replace the NMOS symbol in Fig. 4.1-2 with the one for an NMOS transistor in Fig. 3.1-1 of pp. 73 with the bulk connected to ground (assumed to be the lowest potential). 117 Fig. 4.1-5, replace symbol with the NMOS symbol on pp. 73. 117 Fig. 4.1-6, replace symbol with the NMOS symbol on pp. 73. 125 1 1 Eq. 4.2-3 should be: rout = gm gm + gds 126 130 133 133 134 134 138 138 138 Fig. 4.2-3, replace symbol with the NMOS symbol on pp. 73. Eq. (4.3-11), no “/” sign in numerators Solution part to Example 4.3-3: delete “2 ” in “2 500 10-6” when calculating “W/L” Solution part to Example 4.3-3: “0.0626” “0.0625” when calculating “W/L” Line 3 from the bottom, delete “is greater thanVT2” Eq. (4.4-1): “1 vDS2” “1 + vDS2” Line 2 of Example 4.4-1: Change the values from “W1 = 5 ± 0.05μm and W2 = 20 ± 0.05μm” “W1 = 5 ± 0.1μm and W2 = 20 ± 0.1μm” Second and fourth lines of the solution: “W1 = 5 ± 0.05μm” “W1 = 5 ± 0.1μm” and “W2 = 20 ± 0.05μm” “W2 = 20 ± 0.1μm” Solution part to Example 4.4-1, line 6: “W2 = 20 + 0.05 ” “W2 = 20 + 0.1 = 4 1 ± (0.1/20) 4 1 ± 0.1 1 - ±0.1 5 ± 0.06 5 ± 0.1 1 ± (0.1/5) 20 5 W1 W1 0.1 ±0.4 4 1 ± 20 - 20 = 4 - (±0.03) ” Last line of Ex. 4.4-1: “ratio error is 1.25%” “ratio error is 0.75%” Eq. (4.5-9): VREF VREF VDD VDD 1 1 “S = 1 + (V ” ”S = ” V VDD VDD REF-VT)R VREF 1 + 2 (VDD-VT)R REF R2 Eq. (4.5-10): “VREF = VGS 1 + R “ 1 Eq. (4.6-10): “= VBE -VG0 k +( - ) q ” T0 R1 “VREF = VGS 1 + R “