模拟cmos集成电路设计实验
模拟cmos集成电路-2位数值比较器
模拟CMOS集成电路课程设计题目：二位数值比较器专业：电子科学与技术班级：学号：姓名：指导老师：完成时间：2014年月日目录一.设计目标二.一位数值比较器的设计三.二位数值比较器的设计四.原理图的绘制及电路的仿真五.实验电路的版图设计六. 实验心得一．设计目标本次课程设计把重点放在电路的设计、制作和仿真，以及版图的设计。
熟悉在UNIX系统下Cadence软件的使用，掌握电路原理图的输入和编辑及电路的仿真。
在数字系统中，特别是在计算机中都需具有运算功能，一种简单的运算就是比较两个数A和B的大小。
用以对两数A、B的大小或是否相等进行比较的逻辑电路称为数值比较器。
比较结果有A>B、A<B以及A=B三种情况。
二．一位数值比较器的设计1.一位数值比较器设输入的两个二进制数位A、B，输出比较的结果为Y(A>B）、Y(A<B）、Y(A=B）三种情况。
输出时为1，否则为0。
2 真值表如下：输入输出A B Y(A>B）Y(A=B）Y(A<B）0 0 0 1 00 1 0 0 11 0 1 0 01 1 0 1 03.根真值表可写出逻辑函数表达式为4逻辑图如下所示：三. 二位数值比较器的设计1.二位数值比较器二位数值比较器是在一位数值比较器上，加上3个与门和2个或门构成的。
为了减少符号的种类，不再使用字位（A1、B1）不相等时，无需比较低位（A0、B0），两个数的比较结果就是高位比较的结果。
当高位相等时，两数的比较结果由低位比较的结果决定。
电路利用了1位数值比较器的输出作为中间结果。
它所依据的原理是，如果两位数A1A0和B1B0的高位不相等，则高位比较结果就是两数比较结果，与低位无关。
这时，由于中间函数打开，低位比较结果不能影响或门，高位比较结果则从或G1、G2、G3均打开，同时由（A1>B1）=0和（A1<B1）即低位的比较结果决定两数谁大、谁小或者相等。
2.二位数值比较器的真值表_FA>B = (A1>B1) + ( A1=B1)(A0>B0)FA<B = (A1<B1) + ( A1=B1)(A0<B0)FA=B=(A1=B1)(A0=B0)4. 两位数值比较器的逻辑图：四. 原理图的绘制及电路的仿真1.调用cadence软件进入UNIX系统后，输入icfb 命令调用cadence软件。
cmos模拟集成电路设计与仿真实例——基于cadence ic617
cmos模拟集成电路设计与仿真实例——基于cadence ic617CMOS（互补金属氧化物半导体）模拟集成电路是现代电子设备中常见的一种设计和制造技术。
在本文中，我们将介绍基于Cadence IC617的CMOS模拟集成电路设计和仿真实例，以便读者了解CMOS电路设计的基本流程和重要步骤。
步骤1：设计电路首先，我们需要确定所设计的电路的功能和性能指标。
例如，我们可以设计一个运算放大器电路来放大输入的电压信号。
然后，我们可以使用Cadence IC617中的设计工具创建原始的电路图。
在Cadence IC617中，我们可以选择所需的电路元件，如MOS管、电容器和电阻器，并将它们放置在电路图中。
然后，我们可以将它们连接起来，以实现所需的电路功能。
在设计电路时，我们需要注意元件的尺寸和位置，以及电路的布局，以确保性能和可靠性。
步骤2：参数化模型完成电路设计后，接下来我们需要为每个元件选择适当的参数化模型。
这些模型是描述元件行为和特性的数学表达式。
例如，我们可以选择MOS管的Spice模型，该模型可以描述其转导和容性特性。
在Cadence IC617中，我们可以通过浏览模型库，选择适合我们电路的元件模型。
然后，我们可以将这些模型与电路元件关联起来，以便在仿真过程中使用。
步骤3：电路布局完成参数化模型的选择后，我们需要进行电路布局。
电路布局是将电路元件实际放置在芯片上的过程。
在Cadence IC617中，我们可以使用布局工具来配置电路元件的位置和尺寸。
在电路布局过程中，我们需要考虑元件之间的互连和布线。
我们可以使用布线工具来连接元件的引脚，并确保布线符合规定的电气规范。
同时，我们还需要遵循布线规则，以确保信号传输的稳定性和可靠性。
步骤4：参数抽取和后仿真完成电路布局后，我们可以进行参数抽取和后仿真。
参数抽取是从电路布局中提取出元件的真实特性和物理参数的过程。
在Cadence IC617中，我们可以使用抽取工具来自动提取电路布局中各个元件的参数。
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.。
模拟CMOS集成电路设计实验指导手册
2．流程方面有关的基础知识。 首先，在流程方面，需要掌握基本的流程。针对该实验，简单描述如下。 在给定的性能参数要求下，实现以电流镜做负载的基本五管差分运算放大器，首要 的任务就是找到每个放大器的性能参数与电路中元件参数之间的关系表达式，根据 各个参数之间的关系以及相应表达式，在适当折衷之后，根据给定的参数，逐个确 定元件参数，重点是 MOS 管的宽度、长度和偏置电压。然后利用设计工具（实验中 采用 cadence virtuoso composer）绘制相应的电路图，检查无误后，生成网表，利 用 仿 真器，进 行电路性能的前端仿真（实验中采用 cadence virtuoso analog environment） ，保证性能仿真正确；接下来，利用技术文档，在 cadence virtuoso layout editor 环境下进行版图设计，版图设计结束后，进行 DRC(设计规则检查)、 ERC(电学规则检查)、Extract(电路图抽取)、LVS(版图与电路图的对比)、寄生参数 提取；最后，利用提取的寄生参数，反标到原有电路中，进行再次的性能仿真，通 过后 type out。整个流程，描述如下图所示：
目
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
录
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。
5
第三部分．实验内容 （一） cadence virtuoso schematic 电路图绘制
模拟CMOS集成电路设计实验指导手册
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 tutorial2.cadence virtuoso layout editor tutorial3.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。
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。
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
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=I5I I第一级增益：I I1=−I I2I II2+I II4=−2I I1I5(I2+I3)第二级增益：I I2=−I I6I II6+I II7=−2I I6I6(I6+I7)单位增益带宽：GB=I I2I I输出级极点：I2=−I I6I I零点：I1=I I6I I正CMR：I II,III=I II−√I5I3−|I Iℎ3|(III)+I Iℎ1,III负CMR：I II,III=√I5I1+III5,饱和+I Iℎ1,III+I II饱和电压：I II,饱和=√2I III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。
实验二：CMOS模拟集成电路设计与仿真
模拟集成电路设计实验报告学生姓名刘梦曦、刘敬亚学号 2010101012、2010101026班级通信 101指导老师石跃、周泽坤实验日期 2013年5月25、26日实验二：CMOS模拟集成电路设计与仿真一、实验步骤1、进入虚拟机下的Cadence（虚拟机下linux用户名：xcx 密码：000000）Cadence运行方法：在linux桌面右键选择新建终端——>在终端输入 cd tsmc0_18rfp4_v15 回车——>输入lmli 回车——>输入icfb& 回车2、在CIW（command Interpreter window）命令框中，点击Tools——> Library Manager，出现LM（Library Manager）窗口建立一个新的Library：点击File——>New——>Library，出现New Library 窗口；填入Library的名称，点击OK出现Load Technology窗口，添加工艺文件：选择analogLib，依次选择和添加所需要的器件，并且按照下图连接起来，并根据要求修改它们的参数，再保存，一个完整的电路拓扑图就形成了。
3、由Schematic产生symbol：打开Schematic，点击Design——>Create cellview——>From cellview，填写上相应的名称，点击OK，即可。
还可以将生成的symbol进行图形上的修改：可用ADD——>shape内的各种形状来修饰这个symbol的外观，最后保存。
4、仿真环境Affirma Analog Circuit design Environment的调用。
二、实验结果图1：OPA内部电路图图2：OPA Symbol图1、失调电压VOS（1）仿真电路的搭建仿真条件设置：VDD，VINP调用analogLib中的vdc，VDD：DC voltage=3.3VINP：DC voltage=1.8Gnd调用analogLib中gnd图3：失调电压Vos实际仿真电路图（2）仿真结果（管子匹配时，失调电压仿真）图4：管子匹配时失调电压仿真结果2、共模输入范围ICMR（1）仿真电路图搭建图5：ICMR实际仿真电路图仿真条件设置：VDD，VINP调用analogLib中vdcVDD：DC=voltage=3.3VINP：DC voltage=1.8Gnd调用analogLib中gnd（2）仿真结果图6：ICMR仿真结果3、AC GAM和PHASE MARGIN（1）仿真电路搭建仿真条件设置：VDD调用analogLib中vdcVDD：DC voltage=3.3VINP调用analogLib中vsinVINP：DC voltage=1.8，AC magitude=1C0：调用analogLib中capCapactiance=100TL0：调用analogLib中indInductance=100TGnd调用analogLib中gnd图7：AC GAIN和PHASE MARGIN实际仿真图（2）仿真结果图8：AC GAIN和PHASE MARGIN仿真结果4、共模抑制比CMRR（1）仿真电路图搭建仿真条件设置：VDD调用analogLib中vdcVDD：DC voltage=3.3VVINP调用analogLib中vsinVINP：DC voltage=1.8V，AC magitude=1VVINN调用analogLib中vsinVINN：DC voltage=0V，AC magitude=1Vgnd调用analogLib中gnd图9：CMRR实际仿真电路图（2）仿真结果图10：CMRR仿真结果5、电源抑制比PSRR（1）仿真电路图搭建仿真条件设置：VDD调用analogLib中vdcVDD：DC voltage=3.3V，AC magitude=1VVINP调用analogLib中vsinVINP：DC voltage=1.8VGnd调用analogLib中gnd图11：PSRR实际仿真电路图（2）仿真结果图12：PSRR仿真结果6、摆率SR（1）仿真电路图搭建仿真条件设置：VDD调用analogLib中vdcVDD：DC voltage=3.3VVINP调用analogLib中vsourceGnd调用analogLib中gnd图13：SR实际仿真电路图（2）仿真结果图14：SR仿真结果图15：SR仿真结果（图片放大）。
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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.
f.关联SMIC40nm 工艺库
在xterm窗口中，输入gedit&,(gedit为文档编辑命令)
将以下内容拷贝到新文档中。
SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/dfII/cds.lib SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/hdl/cds.lib SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/pic/cds.lib SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/sg/cds.lib
DEFINE smic40llrf /soft2/eda/tech/smic040/pdk/SPDK40LLRF_1125_2TM_CDS_V1.4/smic40llrf_1 125_2tm_cds_1P8M_2012_10_30_v1.4/smic40llrf
保存为cds.lib 。
如下图。
若提示该文件已经存在，询问是否覆盖，选择覆盖。
g.启动candence。
在启动Cadence前，需要设置环境变量。
在xterm中，输入setdt ic5 mmsim111, 如下图。
然后再输入icfb&
启动Cadence。
h.新建工艺库
在icfb窗口中，点击Tools->Library Manager，如下图
在library Manager窗口中，点击File->New -> Library
在弹出窗口中，输入库的名字，如下图。
点击OK。
会弹出为新建库选择工艺库的窗口，选中Attch to an existing technology library.
选择smic40nm工艺库。
点击OK。
工艺库创建完成。
i.创建原理图
在library Manager 窗口中，在Library栏中，选中AMP，然后点击File->New->Cell View
在弹出窗口中，输入原理图名称。
点击OK。
稍等片刻，弹出原理图编辑Schematic Editing窗口。
j.搭建单级放大器原理图
在原理图编辑窗口中，选中左边栏的Instance图标，如下图。
点击弹出的Add Instance窗口中的Browse按钮。
在Library Browser窗口中，在Library栏中选中smic40llrf，在Cell栏中选中n11ll_ckt，在View栏中选中symbol。
如下图。
点击close。
此时原理图编辑窗口中出现尚未放置的mos管，点击鼠标左键放置mos管。
按esc键，退出添加。
刚才添加的mos管为nmos管，接着添加pmos管到原理图中，添加操作与添加nmos管一致，只是在Add Instance窗口中，Cell栏选中P11ll_ckt。
如下图。
放置后，如下图
接着添加电源、地以及电压源到原理图。
这些器件都存放在“analogLib”库中，
将所有元器件添加完后的原理图如下图所示
图中白色字体为元件对应的cell名。
选中原理图编辑窗口的左侧栏中的连续按钮，如下图所示，或者键盘敲击快捷键w。
鼠标在起点单击左键，开始连线，双击左键结束连续。
若画线错误，需要删除，选择左侧边栏的按钮，或者敲击快捷键D。
最终的原理图如下图所示。
修改元件参数，选中相应的元件后，按q建。
如nmos管，修改其宽度和长度。
直流电压源vdc的属性：修改DC voltage。
其他选项不用填。
交流信号源的属性：
交流幅度为交流AC仿真时的输入信号。
设置你的设计参数到相应的元件中，使其满足单级放大器的设计指标。
j.电路仿真
本实验需要用的仿真类型为瞬态分析（Tran Analysis）、直流分析（DC Analysis）和交流小信号分析（AC Analysis）。
关于三个电路分析的具体说明请参考压缩包内“基于Cadence的IC设计”文档的第二、三和五章。
本文档只介绍具体操作。
在原理图编辑窗口菜单栏中，单击Tools->Analog Environment
弹出的ADE仿真界面如下图所示
选中Analyses-> choose
弹出分析选择窗口，选中tran，在stop time项中输入你希望仿真的时间，例如1us。
接着，选中dc，勾选save DC operating Point。
接着选中ac，在sweep Variable中勾选Frequency，在Sweep Range中选中start-stop，输入交流仿真起止频率。
如下图。
点击ok。
此时ADE窗口如下图所示。
点击simulation->run。
运行仿真。
仿真结束后，查看仿真结果。
瞬态分析结果
点击ADE窗口中Results->Direct Plot-> Main Form
然后点击相应导线，会显示相应的波形。
直流分析结果
在ADE窗口中，点击Results-> Print -> DC operating Point.，如下图所示，
然后点击相应的mos管，能够显示mos管的详细参数。
如下图。
交流分析
在ADE窗口中，点击Results-> Direct Plot->AC Gain & Phase.，如下图所示，
然后依次选中输出导线，和输入导线，注意顺序。
弹出波特图窗口，如下图。