CMOS模拟集成电路课程设计
CMOS 模拟集成电路课件完整
VTHN VTHN0
2qsi Na Cox
VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5
.op .dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5 .plot dc -I(vds) .probe
*model .MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U +LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7
.end
Systems
Ch13 开关电容电路
Ch14 DAC/ADC
complex Ch10 运算放大器 Ch7 频率响应
Ch11 稳定性和频 率补偿
Ch8 噪声
Ch12 比较器 Ch9 反馈
Ch3 电流源电流镜 simple Ch4 基准源 Circuits
Devices
Ch5 单级放大器 ch2 MOS器件
*Output Characteristics for NMOS M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u
VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5
设计
属性/规范
系统/电路1
系统/电路2 系统/电路3
……
一般产品描述、想法 系统规范要求的定义
系统设计 电路模块规范定义
电路实现 电路仿真
否
是否满足系统规范
是 物理（版图）设计
物理（版图）验证
寄生参数提取及后仿真
否
是否满足系统规范
课程设计-cmos模拟集成电路设计
《CMOS模拟集成电路设计》课程设计项目：有源电流镜差分放大器的设计＋－基本目标：设计一个有源电流镜作为负载，输入管为NMOS的差动输入到单端输出的放大器，要求尽可能满足下列要求。
不要求设计偏置电流电路，可以用3uA的恒流源替代。
工艺0.35um Psub Twin-Well CMOS Process A V >140 VDD 3.3V CMRR >30dBVSS 0V PSRR >30dB（V in,com=1.6V）P D越小越好V Out,DC 1.6VRate >1V/usCL 5pF Slew设计要求：（1） 给出满足题目要求的完整电路图（2） 根据设计目标，手工计算各MOS管的尺寸（3） 根据MOS管尺寸，手工验算设计指标是否满足（4） 利用Hspice对电路进行仿真，仿真内容包括：直流输入范围、直流输出范围、交流小信号增益、共模抑制比、电源抑制比、功耗。
（5） 对结果进行分析（6） 比较各项指标，完成下表工艺设计指标计算值仿真值是否达到指标（V IDC=01.6V）V ODC 1.6VP D <33uWA V >140CMRR >30dBPSRR >30dB报告要求：第一部分：题目要求第二部分：设计过程（1） 电路图（2） 详细的计算过程（3） MOS管尺寸汇总表（4） 手工推导验算设计指标（5） 讨论第三部分：仿真过程（1） 仿真电路图（2） 电路网表（3） 直流分析（每一种仿真的电路图、激励、仿真波形、结果分析）（4） 交流分析（每一种仿真的电路图、激励、仿真波形、结果分析）第四部分：结论完成各项指标的设计指标、计算值和仿真值的比较。
给出设计结论。
第五部分：心得体会补充说明：1、仿真报告撰写中波形图的张贴：安装Adobe Acrobat，将波形打印成黑白颜色的pdf，再将pdf中的波形图拷贝到报告中。
不要直接拷屏。
下图是一个波形实例：2、格式：采用本科毕业论文格式要求。
cmos模拟集成电路工程实例设计
cmos模拟集成电路工程实例设计标题：CMOS模拟集成电路工程实例设计一、引言CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是一种互补型金属氧化物半导体，是目前主流的集成电路技术。
本文将通过一个具体的工程实例来展示如何进行CMOS模拟集成电路的设计。
二、实例选择为了使讨论更具实践性，我们选择了低噪声运算放大器作为我们的设计实例。
运算放大器是最基本也是最重要的模拟电路元件之一，广泛应用于信号处理、电源管理等领域。
三、设计流程1. 确定设计指标：首先，我们需要明确运算放大器的设计指标，包括增益、带宽、输入失调电压等参数。
2. 设计电路架构：根据设计指标，我们可以选择合适的电路架构，例如折叠共源共栅、共源共栅等。
3. 设计版图：在确定电路架构后，我们需要使用EDA工具进行版图设计，以确保电路性能的同时满足工艺限制。
4. 仿真验证：完成版图设计后，我们需要进行电路仿真，以验证电路性能是否满足设计指标。
5. 制造测试：最后，我们需要将设计好的版图发送给晶圆厂进行制造，并对制造出的芯片进行测试，以确认其实际性能。
四、设计细节在这个实例中，我们将采用折叠共源共栅架构。
这种架构具有高增益、低噪声和良好的线性度等优点，非常适合用于低噪声运算放大器的设计。
五、结论通过对低噪声运算放大器的实例设计，我们展示了CMOS模拟集成电路的设计流程和技术要点。
这只是一个基础的示例，实际的设计过程中可能会遇到更多的挑战和复杂的问题。
但只要遵循正确的设计流程，结合理论知识和实践经验，我们就能够成功地设计出高性能的CMOS模拟集成电路。
六、参考文献[1] Gray, P.R., Hurst, P.J., Lewis, S.H., Meyer, R.G. (2001). Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. John Wiley & Sons.[2] Razavi, B. (2001). Design of Analog CMOS Integrated Circuits. McGraw-Hill Education.[3] Sedra, A.S., Smith, K.C. (2014). Microelectronic Circuits. Oxford University Press.。
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模拟集成电路设计课程设计
CMOS模拟集成电路设计课程设计概述本设计以CMOS工艺为基础，要求完成一个简单的模拟集成电路的设计。
本课程旨在让同学们获得实践经验，强化相关知识的掌握程度，提高实验能力。
本设计的主要内容包括：基本电路设计、实验测试以及技术文献综述。
设计目标设计一个可靠、高性能且低功耗的CMOS模拟电路。
本设计中，将以一款CMOS 芯片为基础，使用新一代技术来实现其设计方案。
该方案应考虑到多个设计要素，如速度、功耗、面积、噪声等等。
设计过程基本电路设计本设计中的基本电路为一个基本差分放大器电路，该电路的特点是它可以将平衡的差分信号转换成单端输出信号。
差分放大器有以下几个优点：•高CMRR值•提高电压增益•减少同相信号噪声此外，差分放大器也具有以下几个劣势：•增加了复杂度•增加了功耗•增加了芯片面积实验测试完成差分放大器电路设计后，应进行实验测试以验证其性能。
在本设计中需要进行以下测试：•静态电流测试•差分输入电压放大测试•CMRR测试•带宽测试技术文献综述在本设计的最后阶段，应完成技术文献综述。
在这一部分，学生需要在IEEE、ACM、IEEEXPLORE等学术平台中寻找与本设计相关的学术论文，并对其内容进行概述、分析和讨论，以进一步理解CMOS模拟集成电路设计的核心原理。
结论本设计可以让学生获得机会与机器设计专业知识方面的知识和技能，同时将其与实际工程实践相结合。
本设计可用于培养学生的分析、协作以及研究技能，以满足我们日益增长的需求。
对于这些方面的学习，不仅可以从学术上获得好处，还可以为实际工程做好准备，开发出更优秀的产品。
模拟cmos集成电路设计研究生课程实验报告
模拟CMOS集成电路设计研究生课程实验报告一、概述在现代集成电路设计领域，模拟CMOS集成电路设计一直是一个备受关注的课题。
本实验旨在通过对模拟CMOS集成电路设计相关内容的学习和实践，加深对该领域的理解，并提升设计实践能力。
本文将介绍实验内容、实验过程和实验结果，并结合个人观点对模拟CMOS集成电路设计进行探讨。
二、实验内容1. 实验名称：基于CMOS工艺的运算放大器设计与仿真2. 实验目的：通过对基本运算放大器的设计与仿真，理解模拟CMOS 集成电路设计的基本原理和方法。
3. 实验要求：设计一个基于CMOS工艺的运算放大器电路，并进行仿真验证。
4. 实验器材与软件：PSPICE仿真软件、计算机、基本电路元件。
三、实验过程1. 设计基本运算放大器电路a. 根据理论知识，选择合适的CMOS工艺器件，并进行电路拓扑设计。
b. 计算电路的主要参数，如增益、带宽、输入输出阻抗等。
c. 优化设计，满足实际应用需求。
2. 运算放大器电路仿真a. 在PSPICE软件中建立电路模型。
b. 分析仿真结果，验证设计参数是否符合预期。
c. 优化设计，使得电路性能达到最佳状态。
四、实验结果经过反复设计与仿真，最终得到了一个基于CMOS工艺的运算放大器电路。
在PSPICE软件中进行仿真测试，结果表明设计的运算放大器电路性能良好，能够满足设计要求。
在输入端加入正弦波信号，输出端得到经过放大和处理的信号，验证了电路的正常工作。
五、总结与回顾通过本次实验，我深刻理解了模拟CMOS集成电路设计的基本原理和方法。
从初步设计到最终仿真，我逐步掌握了电路设计与优化的过程，并将理论知识应用到实践中。
在今后的学习和工作中，我将继续深入研究模拟CMOS集成电路设计，不断提升自己的技能。
六、个人观点与理解模拟CMOS集成电路设计是一个复杂而又具有挑战性的领域。
在实验过程中，我深刻意识到了理论知识与实际应用的紧密通联，只有不断实践与探索，才能够更好地理解与掌握。
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。
cmos模拟电路版图课程设计
cmos模拟电路版图课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握CMOS模拟电路的基本原理和版图设计流程。
2. 学生能够识别并运用CMOS模拟电路中的常见器件，如MOSFET、二极管、三极管等。
3. 学生能够运用所学知识分析CMOS模拟电路的性能，并对其进行优化。
技能目标：1. 学生能够运用电路设计软件进行CMOS模拟电路的版图设计，包括器件布局、连线、电源地处理等。
2. 学生能够根据设计要求，完成版图设计中所需的匹配、对称、隔离等技巧。
3. 学生能够运用版图验证工具对设计进行验证，发现并解决潜在问题。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对电子工程的兴趣和热情，提高未来从事相关领域工作的信心。
2. 学生能够树立团队协作意识，主动与他人交流、分享设计经验，共同提高。
3. 学生能够养成严谨、细致的学习态度，面对设计挑战时保持积极心态，勇于克服困难。
课程性质分析：本课程为电子工程专业高年级课程，旨在帮助学生将所学理论知识与实际工程应用相结合，提高学生的实际动手能力。
学生特点分析：学生已具备一定的电子工程基础，具有较强的学习能力和动手能力，但可能对CMOS模拟电路的版图设计较为陌生。
教学要求：1. 结合教材内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 针对学生特点，适当引导和启发，帮助学生掌握版图设计方法和技巧。
3. 关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. CMOS模拟电路基本原理- CMOS工艺简介- MOSFET工作原理与特性- 常见CMOS模拟电路基本结构2. 版图设计流程与方法- 版图设计规范与要求- 器件布局与连线技巧- 电源地处理与隔离技术3. 版图设计实例分析- 简单放大器版图设计- 电流镜版图设计- 差分放大器版图设计4. 版图验证与优化- 版图验证工具的使用- 版图性能分析- 版图优化方法与技巧5. 教学内容安排与进度- 第一周：CMOS模拟电路基本原理- 第二周：版图设计流程与方法- 第三周：版图设计实例分析- 第四周：版图验证与优化教材章节关联：1. CMOS模拟电路基本原理：对应教材第1章和第2章内容2. 版图设计流程与方法：对应教材第3章内容3. 版图设计实例分析：对应教材第4章和第5章内容4. 版图验证与优化：对应教材第6章内容教学内容科学性和系统性：教学内容紧密结合教材，按照从基础原理到实际应用的顺序，逐步引导学生掌握CMOS模拟电路版图设计的方法与技巧，确保学生能够系统地掌握相关知识。
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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
2-2.计算相关参数
所谓与非门的等效反相器设计，实际上就是根据晶体管的串并联关系，再根据等效反相器中的相应晶体管的尺寸，直接获得与非门中各晶体管的尺寸的 设计方法。
具体方法是：将与非门中的VT3和VT4的串联结构等效为反相器中的NMOS 晶体管，将并联的VT1、VT2等效PMOS 的宽长比(W/L)n 和(W/L)p 以后，考虑到VT3和VT4是串联结构，为保持下降时间不变，VT3和VT4的等线电阻必须减小为一半，即他们的宽长比必须为反相器中的NMOS 的宽长比增加一倍，由此得到(W/L)VT3,VT4=2(W/L)N 。
因为考虑到二输入与非门的输入端INA 和INB 只要有一个为低电平，与非门输出就为高电平的实际情况，为保证在这种情况下仍能获得所需的上升时间，要求VT1和VT2的宽长比与反相其中的PMOS 相同，即(W/L)VT1,VT2=(W/L)P 。
至此，根据得到的等效反向器的晶体管尺寸，就可以直接获得与非门中各晶体管的尺寸。
如下图所示为tPHL 和tPLH ，分别为从高到低和从低到高的传输延时，通过反相器的输入和输出电压波形如图所示。
给其一个阶跃输入，并在电压值50%这一点测量传输延迟时间，为了使延迟时间的计算简单，假设反相器可以等效成一个有效的导通电阻Reff ，所驱动的负载电容是CL 。
图2 反相器尺寸确定中的简单时序模型
对于上升和下降的情况，50%的电都发生在：
L eff C R 69.0=τ
这两个Reff 的值分别定义成上拉和下拉情况的平均导通电阻。
如果测量tPHL 和tPLH ，可以提取相等的导通电阻。
由于不知道确定的tPHL 和tPLH ，所以与非门中的NMOS 宽长比取L-Edit 软件中设计规则文件MOSIS/ORBIT 2.0U SCNA Design Rules 的最小宽长比及最小长度值。
2
2-3.电路spice文件
根据S-Edit画出的CMOS二输入与非门电路图，生成如下电路spice截图。
Spice文件
2-4.分析电路性质
根据数字电路知识可得二输入与非门输出AB
F 。
使用W-Edit对电路进行仿真后得到的结果如图3和图4所示。
3
图3 图4 基本的CMOS二输入与非门仿真结果（inA是inB相位提前100ns波形）可以看到，仿真结果与理论基本符合。
3、使用L-Edit绘制基本CMOS二输入与非门版图
在设计中采用Tanner Pro 软件中的L-Edit组件设计CMOS二输入与非门的版图，进而掌握L-Edit的基本功能和使用方法。
操作流程如下：进入L-Edit—>建立新文件—>环境设定—>编辑组件—>绘制多种图层形状—>设计规则检查—>修改对象—>设计规则检查—>电路转化—>电路仿真。
3-1.CMOS二输入与非门设计的规则与布局布线
使芯片尺寸在尽可能小的前提下，避免线条宽度的偏差和不同层版套准偏差可能带来的问题，尽可能地提高电路制备的成品率。
设计的规则应考虑器件在正常工作的条件下，根据实际工艺水平(包括光刻特性、刻蚀能力、对准容差等)和成品率要求，给出的一组同一工艺层及不同工艺层之间几何尺寸的限制，主要包括线宽、间距、覆盖、露头、凹口、面积等规则，分别给出它们的最小值，以防止掩膜图形的断裂、连接和一些不良物理效应的出现。
4
3-2.CMOS二输入与非门的版图绘制与实现
接下来按照电路图进行版图布线，布线时应注意设计规则，完成版图如下图：
图6 完成的基本CMOS二输入与非门版图
5
4、总结
1）如果对版图设计的基本规则不熟悉，可以打开DRC Setup，这里列出了所有的设计规则，可学习和记忆其中的一些主要和常用的版图设计规则。
2）在进行版图设计规则检查时，应选择输出检查文件一项，版图设计中出现的所有错误，都可以在该输出文件中列出，并标明出错的原因，与哪条规则相违背，可打开规则进行对照，并在版图上进行相应的修改。
3）通过此次设计，我也认识到了自己所学知识的片面，不熟悉CMOS工艺流程等等问题。
尤其是对于重要参数宽长比的问题上求解了两天半的时间未能解决，最终通过寻求指导老师的帮助才解决了问题。
4）一些保险设计比如共态导通保护电路，反向保护电路及吸收电容，负载电容等，因为并非完整的芯片设计而省略，实际制作中针对这些问题必须对核心器件进行保护。
5、参考文献
《模拟CMOS集成电路设计》毕查德·拉扎维著，西安交通大学出版社，
2003年。
以及其他书籍工具。
6。