模拟集成电路设计方案精粹
模拟集成电路设计经验总结
Basic precautions and tips that an Analog Designer should know.1. Minimum channel length of the transistor should be four to five times the minimum feature size of the process. We do it, to make the lambda of the transistor low i.e. the rate of change of Id w.r.t to Vds is low. 晶体管最小沟长为工艺最小特征尺寸的4-5倍，用来减小沟长调制效应倍，用来减小沟长调制效应2. 2. Present Present Present art art art of of of analog analog analog design design design still still still uses uses uses the the the transistor transistor transistor in in in the the the saturation saturation saturation region.So region.So region.So one one one should should always keep Vgs of the Transistor 30% above the Vt. 目前模拟设计仍然是使晶体管工作在饱和区，故应使Vgs 大于Vt 约30% 3. One should always split the big transistor into small transistors having width or length feature size < or = 15um. 应把大管分成小晶体管，使其宽/长特征尺寸<或=15um4. W/L Ratio of transistors of the mirror circuit should be less than or equal to 5, to ensure the proper matching of the transistors in the layout. Otherwise, it results to the Systamatic Offset in the circuit.电流镜电路的晶体管的w/l 比应小于或等于5，以保证较好的Matching,否则会有系统失调5. 5. One One One should should should make make make all all all the the the required required required pins pins pins in in in the the the schmetic schmetic schmetic before before before generating generating generating the the the layout layout layout view. view. Because it’s di ffcult to add a pin in the layout view. All IO pins should be a metal2 pins whereas Vdd and Ground should be metal1 pins 在电路中画出所有的管脚（pin ），之后才作layout 。
模拟集成电路设计方案精粹
模拟集成电路设计精粹模拟集成电路主要是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理模拟信号的集成电路。
有许多的模拟集成电路，如运算放大器、模拟乘法器、锁相环、电源管理芯片等。
模拟集成电路的主要构成电路有：放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等。
模拟集成电路设计主要是通过有经验的设计师进行手动的电路调试，模拟而得到，与此相对应的数字集成电路设计大部分是通过使用硬件描述语言在EDA软件的控制下自动的综合产生。
模拟集成电路被广泛地应用在各种视听设备中。
收录机、电视机、音响设备等，即使冠上了”数码设备”的好名声，却也离不开模拟集成电路。
实际上，模拟集成电路在应用上比数字集成电路复杂些。
每个数字集成电路只要元器件良好，一般都能按预定的功能工作，即使电路工作不正常，检修起来也比较方便，1是1，0是0，不含糊。
模拟集成电路就不一样了，一般需要一定数量的外围元件配合它工作。
那么，既然是”集成电路”，为什么不把外围元件都做进去呢?这是因为集成电路制作工艺上的限制，也是为了让集成电路更多地适应于不同的应用电路。
对于模拟集成电路的参数、在线各管脚电压，家电维修人员是很关注的，它们就是凭借这些判断故障的。
对业余电子爱好者来说，只要掌握常用的集成电路是做什么用的就行了，要用时去查找相关的资料。
我从研究生开始接触模拟集成电路到现在有四年了，有读过“模拟芯片设计的四重境界”这篇文章，我现在应该处于菜鸟的境界。
模拟电路设计和数字电路设计是有很大区别的，最基本的是模拟电路处理的是模拟信号，数字电路处理的数字信号。
模拟信号在时间和值上是连续的，数字信号在时间和值上是离散的，基于这个特点，模拟电路设计在某些程度上比数字电路设计困难。
模拟电路设计困难的具体原因如下：1. 模拟设计需要在速度、功耗、增益、精度、电源电压、噪声、面积等多种因素间进行折中，而数字设计只需在功耗、速度和面积三个因素间进行平衡。
2. 模拟电路对噪声、串扰和其他干扰比数字电路敏感得多。
现代模拟集成电路技术
n/2
n/2
( uBEj )CW ( uBEj )CCW
j 1
j 1
(8—4)
n / 2
( UT
j 1
ln
I I
C Sj
)CW
n/2
( U T ln
j 1
I Cj I Sj
)CCW
(8—5)
n / 2
(
j 1
I Cj I Sj
)CW
n/2
(
j 1
I Cj I Sj
)CCW
(8—6)
Ia
其中A1、…、Am为各管相对V0管的宽长比，相当于电 流加权系数。该电路为高阻输出，可实现加、减、反 相、比例(定标)、放大、衰减、存贮等功能
1
：
A1 ： Am
UDD
i1
J
i2
iD0
i3
V0
A1J V1
AmJ io
iDm
Vm
图8—10不带开关的电流镜
我们知道，在MOS管结构参数相同的情况下，场
效应管的电流与宽长比W/L成正比，即
＋ －
＋ －
＋ －
u BE2
Ib
u BE1
Ic
u BE3
＋ －
u BE4
Id
图8—1简化的跨导线性环原理图
因为反向饱和电流ISj等于发射区面积Aj与饱和电流 密度JSj的乘积：
I Sj A j J Sj
(8—7)
n / 2
(
j1
I Cj Aj
) CW
n /2
(
j1
I Cj Aj
) CCW
(8—8)
1
Rf
Auf(s) 1 Rf RT
模拟集成电路设计精粹
该书将模拟集成电路设计中的重要概念以直观形象的语言进行描述，使得读 者可以更好地理解这些概念。例如，作者在介绍MOST器件时，通过对其工作原理 的详细阐述，使读者可以更好地理解该器件的特性；在介绍BJT器件时，通过对 其电流电压关系的描述，使读者可以更好地理解该器件的运作方式。
该书还侧重介绍了与现代集成电路工艺相关的最新电路的研究方向和热点。 例如，在介绍放大器设计时，作者不仅介绍了传统的放大器设计方法，还介绍了 最新的集成电路工艺中使用的放大器设计方法，使得读者可以了解最新的技术发 展趋势。
这本书的作者首先对MOST和BJT两种器件模型进行了深入的分析和比较。这 两种模型是模拟集成电路设计的基础，对它们的理解深度直接影响到设计师的设 计能力和效率。作者对这两种模型的深入阐述，让我对它们的理解和应用有了更 清晰的认识。
随后，作者以此为两条线索，分别介绍了相应的基本单元电路和各类放大器 的详细分析。这里的内容让我对模拟集成电路的基本构成和功能有了更深入的理 解，也让我对放大器的工作原理和设计方法有了全新的认识。
作者简介
作者简介
这是《模拟集成电路设计精粹》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
感谢观看
《模拟集成电路设计精粹》是一本理论与实践相结合的书籍，它既为初学者 提供了入门的知识，也为经验丰富的工程师提供了宝贵的参考。这本书的，无疑 将推动模拟集成电路设计领域的发展，并为从业人员提供了一本不可或缺的工具 书。无论大家是工程师、研究人员还是学生，都可以从这本书中获得启发和帮助。
阅读感受
在我作为一名电子工程师的生涯中，我深深地理解到，模拟集成电路设计是 一种艺术，更是一种科学。在我最近阅读的《模拟集成电路设计精粹》一书中， 我得到了许多宝贵的启示和深入的理解。
模拟集成电路设计.ppt
§3-3: 其他MOS管大信号模型的参数
17
二、MOS电容
2. 耗尽结电容：CBD, CBS
P65 上式S→D 则 CBS→ CBD
18
§3-3: 其他MOS管大信号模型的参数
3.电荷存储电容： CGD, DGS ,CGB
交叠电容： C1、C3 、C5 珊-源/漏 C1 C3 LD Weff Cox CGXO Weff
25
§3-4: MOS管的小信号模型
1. gm,gmbs , gds 在饱和区：
gm (2K'W / L) ID (1 VDS ) (2K'W / L) ID
gmbs
iD vBS
iD vSB
( iD VT
)( VT ) vSB
iD iD VT vGS
gmbs gm 2(2 F
VSB )1/ 2
（a) （b)
多个器件的表示， 从匹配角度看更好。
37
§3-7: MOS电路的SPICE模拟
三、MOS模型描述
.MODEL < 模型名> <模型类型> <模型参数>
例如： .MODEL NCH NMOS LEVEL=1 VT0=1 KP=50U GAMMA=0.5 +LAMBDA=0.01
四、分析实例
vGS
VT
n
kT q
（简化模型，适合手工计算）
第3章第7节
35
3.7 MOS电路的SPICE模拟
36
§3-7: MOS电路的SPICE模拟
一、SPICE 模拟文件的一般格式
● 标题 ● 电路描述 (器件描述和模型描述) ● 分析类型描述 ● 输出描述
集成电路模拟版图设计基础ppt课件
4. LVS文件
4.3 Environment
setting：
1) 将决定你用几层的 金属，选择一些你 所需要的验证检查。
2) 选择用命令界面运 行LVS，定义查看 LVS报告文件及LVS 报错个数。
定义金 属层数
关闭ERC 检查
2.2互连
2.2.1金属（第一层金属，第二层金属……） 2.2.2通孔
ppt课件
11
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS
PMOS
MOS管剖面图
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS工艺层立体图
ppt课件
NMOS版图
13
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1) NMOS管
以TSMC，CMOS，N单阱工艺 为例
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26
3. 版图编辑器 6) virtuoso编辑器 --版图编辑菜单
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3. 版图编辑器 7) virtuoso编辑器 --显示窗口
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3. 版图编辑器 8) virtuoso编辑器 --版图显示
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3. 版图编辑器 9) virtuoso编辑器--数据流格式版图输出
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1. 必要文件
PDK
*.tf display.drf
DRC LVS cds.lib .cdsenv .cdsinit
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40
2. 设计规则
2.1 版图设计规则——工艺技术要求 2.2 0.35um，0.25um，0.18um，0.13um，不同的
模拟CMOS集成电路设计精粹1PPT课件
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
Contents
1. Comparison of MOST and Bipolar transistor models 2. Amplifiers,Source followers & Cascodes 3. Differential Voltage & Current amplifer 4. Stability of Operational amplifier 5. Systematic Design of Operational Amplifier 6. Important opamp configerations 7. Fully-differential amplifiers 8. Current-input Operational Amplifers 9. Rail-to-rail input and output amplifers 10. Class AB and driver amplifier 11. Feedback Voltage & Transconductance Amplifier 12. Feedback Transmpedance & Current Amplifier 13. Bandgap and current reference circuits 14. Switched-capacitor filters 15 Continuous-time filter
3
模拟电路设计是艺术性与科学性的结合。 之所以称之为艺术，是因为设计时要在必须的规范和可以忽略的规范间寻求适当的折中，而这需 要创造力。 之所以称为科学，是因为需要一定的设计水平和设计方法来指导设计，就必然需要更深入地研究 设计时的折中。 本课程指引学生进入这个崭新的艺术与科学的世界，它将指导学生学习模拟电路设计的各个方面 ，这是了解电路设计艺术性与科学性的基础。 所有的设计都是关于电路的，而所有的电路都包括晶体管，器件的各种模型又是分析电路特性所 必需的。本课程不断地采用实际中所采用的反馈闭环形式设计。
模拟集成电路设计精粹两个版本
模拟集成电路设计精粹两个版本
以下是两个版本的模拟集成电路设计精粹：
版本一：
1. 尽量使用差动结构：差动结构能够抑制共模干扰，并提高电路的抗干扰能力。
2. 选择适当的工作点：工作点的选择对电路性能很重要，应根据具体应用需求选择合适的工作点。
3. 使用负反馈：负反馈能够提高电路的稳定性和线性度，减小非线性畸变。
4. 添加偏置电路：偏置电路能够确保电路工作在稳定的工作点上，提高电路的可靠性和线性度。
5. 使用校准技术：校准技术能够提高电路的准确性和精度，减小误差。
6. 考虑功耗与速度的平衡：在设计中要考虑功耗和速度之间的平衡，根据应用需求选择合适的方案。
版本二：
1. 设计低噪声放大器：低噪声放大器能够提高电路的信噪比，提高信号的清晰度。
2. 使用电流源：电流源能够提供稳定的电流，确保电路性能稳定。
3. 添加滤波电路：滤波电路能够滤除不需要的频率成分，提高电路的信号质量。
4. 使用混频器：混频器能够将不同频率的信号进行混合，实现频率的转换。
5. 优化布线：合理的布线能够减小电路的串扰和延迟，提高电
路性能。
6. 使用模拟开关电路：模拟开关电路能够实现信号的开关和选择，提高电路的灵活性。
以上是两个版本的模拟集成电路设计精粹，根据具体应用需求和设计目标，可以选取其中的一些方法来进行设计。
实验38 模拟集成电路的版图设计
实验38 模拟集成电路的版图设计模拟集成电路设计是现代集成电路设计的重要组成部分。
模拟集成电路的版图设计是模拟集成电路设计环节中的重要关键环节。
模拟集成电路版图设计的优劣直接影响着整个集成电路的性能和设计的成败。
本实验要求学生在系统地学习了《半导体物理》、《场效应器件物理》、《模拟集成电路设计》和《集成电路制造技术》等专业知识的基础上，使用Tanner公司设计开发的集成电路版图设计工具Ledit软件，独立完成CMOS模拟集成电路单元的版图设计和布局工作，提高模拟集成电路版图设计和布局能力，强化对模拟集成电路制造技术的理解和知识运用能力，培养学生初步的模拟集成电路版图设计能力。
一、实验原理1. 模拟集成电路版图中的器件与设计规则在模拟集成电路中，主要器件有NMOS、PMOS、NPN和PNP晶体管，二极管、电阻和电容等。
这些器件在Ledit软件中，实现的方法存在较大差异，但都是遵循器件的定义实现的。
器件的定义存储在以.ext为后缀的器件萃取文件中。
在Ledit软件环境下，P型衬底N阱CMOS 2P2M工艺下(两层多晶两层金属)，模拟集成电路版图中器件的设计规则，除去与数字集成电路版图设计中通用的规则外，主要还有：NPN、PNP晶体管设计规则、电容设计规则和电阻设计规则等，表38.1中摘录了这些规则中的部分内容。
使用这些设计规则可以实现NPN、PNP、MOS电容和电阻等器件版图。
=1.0μm部分设计规则表38.1 P型衬底N阱CMOS工艺下，182在绘制模拟集成电路版图时，所绘制的各种基本图形尺寸不能小于这些设计规则要求的尺寸，否则将导致设计规则错误。
在Ledit软件环境下，完成设计规则检查的功能称为设计规则检查（Design Rule Check，DRC）。
在集成电路版图绘制过程中，需要经常性地使用DRC功能来检查版图是否存在错误，这样做可以避免同时有太多违反设计规则的错误产生，决定着版图的完成效率和完成质量。
集成电路版图设计项目教程 项目6 模拟集成电路版图设计
GND
S
G
D
P+
N+ N+
RSub
NPN
P-Sub
G S
D
P+
P+
PNP
VDD
N+
RWell
N-well
2022/3/19
项目6 模拟集成电路版图设计
任务6.1 模拟版图设计技术
（5）闩锁效应 闩锁效应通常会导致电路功能失效，严重时可烧毁芯片，避免闩锁效应的方法主要由以下几种： ➢ 在CMOS的有源区周围增加尽可能多的接触孔，降低寄生电阻电容值。 ➢ 衬底接触孔和阱接触孔应尽量靠近源区，以降低阱电阻和衬底电阻的阻值。 ➢ 将PMOS尽量远离NMOS以增大PNPN结的导通电压，或使NMOS尽量靠近GND，PMOS尽量靠近VDD， 降低闩锁发生几率。 ➢ 电源线和地线防止闩锁的设计：加粗电源线和地线；采用接相关衬底的环形VDD电源线；增加VDD和 GND接触孔，并加大接触面积。 ➢ 使用保护环。
2022/3/19
项目6 模拟集成电路版图设计
任务6.1 模拟版图设计技术
（3）寄生效应
在芯片中，所有器件包括金属连线在内都会由于接触或层叠等原因在器件周围产生寄生电阻和电容，并影 响电路的实际性能。这些寄生的电阻和电容通常由器件的几何尺寸决定，因此降低线宽可以明显降低寄生影 响。比如MOS管器件，降低沟道长度可以减小寄生电阻和电容，但同时也会带来短沟道效应。 ➢ 寄生电容
金属布线之间（同布线层或不同布线层）、金属布线与衬底之间都存在平面电容；上层布线到下层布线、 下层布线到衬底之间存在边缘电容。 减少寄生电容的方法：布线尽可能短。选择金属层。布线避开电路单元。 ➢ 寄生电阻
每一条布线都存在寄生电阻。为了降低寄生电阻，需要使用最厚的金属布线层。一般情况下，越厚的金属 布线具有越小的方块电阻。如果遇到相同的金属布线层厚度，可以用几层相邻金属布线重叠形成并联结构， 可以减小寄生电阻。 ➢ MOS器件寄生参数 MOS管器件本身存在两种寄生分布电容：掺杂电容和栅电容。
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模拟集成电路设计精粹
模拟集成电路主要是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理模拟信号的集成电路。
有许多的模拟集成电路，如运算放大器、模拟乘法器、锁相环、电源管理芯片等。
模拟集成电路的主要构成电路有：放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等。
模拟集成电路设计主要是通过有经验的设计师进行手动的电路调试，模拟而得到，与此相对应的数字集成电路设计大部分是通过使用硬件描述语言在EDA软件的控制下自动的综合产生。
模拟集成电路被广泛地应用在各种视听设备中。
收录机、电视机、音响设备等，即使冠上了”数码设备”的好名声，却也离不开模拟集成电路。
实际上，模拟集成电路在应用上比数字集成电路复杂些。
每个数字集成电路只要元器件良好，一般都能按预定的功能工作，即使电路工作不正常，检修起来也比较方便，1是1, 0是0,不含糊。
模拟集成电路就不一样了，一般需要一定数量的外围元件配合它工作。
那么，既然是”集成电路”，为什么不把外围元件都做进去呢这是因为集成电路制作工艺上的限制，也是为了让集成电路更多地适应于不同的应用电路。
对于模拟集成电路的参数、在线各管脚电压，家电维修人员是
很关注的，它们就是凭借这些判断故障的。
对业余电子爱好者来说，只要
掌握常用的集成电路是做什么用的就行了，要用时去查找相关的资料。
我从研究生开始接触模拟集成电路到现在有四年了，有读过“模拟芯片设计的四重境界”这篇文章，我现在应该处于菜鸟的境界。
模拟电路设计和数字电路设计是有很大区别的，最基本的是模拟电路处理的是模拟信号，数字电路处理的数字信号。
模拟信号在时间和值上是连续的，数字信号在时间和值上是离散的，基于这个特点，模拟电路设计在某些程度上比数字电路设计困难。
模拟电路设计困难的具体原因如下：
1.模拟设计需要在速度、功耗、增益、精度、电源电压、噪声、面积等多种因素间进行折中，而数字设计只需在功耗、速度和面积三个因素间进行平衡。
2.模拟电路对噪声、串扰和其他干扰比数字电路敏感得多。
3.随着工艺尺寸的不断减小，电源电压的降低和器件的二级效应对模拟电路比数字电路的影响严重得多，给模拟设计带来了新的挑战。
4.版图对于模拟电路的影响远大于数字电路，同样的线路差的版图会导致芯片无法工作。
我的模拟集成电路设计学习之路是从拉扎维的模拟CMO集成电
路设计这本书开始，这本书在现在工作中还是会去查看，是模拟集
成电路设计的经典教材之一。
我首先想谈的就是关于模拟电路设计的相关课程和教材建议。
模拟电路设计跟做其他事情一样，首先要学会一些基本的准则、方法和知识点，而经典的模拟电路设计教材就是这些东西的融合体，razavi 的design of analog CMOS integrated circuits ，sansen 的analog design essentials ，
allen 的CMOS Analog Circuit Design ， paul gray 的Analysis and Design of Analog Integrated Circuits 以及baker 的CMOS Circuit Design ， Layout，and Simulation 都是模拟电路设计经
典的教材，是即使已经工作了都需要经常阅读的书籍。
razavi的design of analog CMOSntegrated circuits 非常适合入门学习，至于其他几本教材的学习顺序则根据自己的情况自行决定。
我觉得阅读教材是在作者的帮助下分析电路，而做课后习题则是在锻炼自己独立分析电路和设计电路的能力，将书里的每个电路每个公式每个习题都自己分析推导一遍是非常有必要的，对掌握单级放大器、电流镜，带隙基准。
轨到轨输入，class AB。
运放。
比较器等基本电路具有很大的帮助，可以为以后的发展打下良好的基础。
信号与系统和matlab是本科时期必须学好的技能，在研究生的学习以及以后的工作时经常用到。
模拟电路设计重在学习和累积经验学习模拟电路设计首先要从分析模拟电路开始，模拟电路分析应遵循以下步骤：首先确定分析的目的，明确电路的问题；其次，将复杂电路分解成你熟识的基本电路模块；第三，利用基本电路模块的模型给系统建模；第四，对系统模型进行手工计算；第五，用仿真
验证手工计算结果，如若不一致，则必须仔细查找其原因，而不能
盲目的相信仿真结果。
另外，在做电路设计时，要特别注意电路中的信号流，包括电源。
地。
时钟。
输入信号到输出信号的通路等关键通路，清楚了解整个系统的关键信号流，能更快找出电路中的问题，有效减少电路时的bug和缩短debug所用的时间。
例如，在图1所示的密勒电容补偿电路中，A点的信号
到达B点有两种方式，一种是信号流1通过电容馈通到B点，一种是信号流2通过MOS管到达B点。
信号流1中的A点和B点极性相同，信号流2中的A点和B点极性相反，所以由A到B的传输函数有一个右半平面的零点。
右半平面的零点减少了系统环路的相位裕度，会降低系统的稳定性，所以在发现这个问题后可以及时将其弥补，以免芯片无法正常工作，降低产品研发的风险和成本。
前文中提到模拟电路的版图设计不光关系到芯片的性能和面积，还会影响芯片的功能，使芯片完全失效，因此我还想谈下模拟电路设计中的版图设计。
现在SOC已成为芯片设计的主流趋势，将模拟电路与数字电路集成在一块芯片上，这将模拟电路的版图设计提高到一个新的难度。
模拟电路版图设计的关键有两点：一是匹配；二是电源、地和关键信号的走线。
有些前辈说模拟集成电路做的就是匹配，在高性能模拟集成电路中更是如此，匹配是降低offset、降低
非线性失真、提高共模抑制比和电源抑制比。
减小工艺温度和电源电压对芯片性能影响的重要措施，比如bandgap电路的两个bipolar管子之比通常是1:8，这就是为了版图设计时更好地匹配电源。
地以及关键信号的走线设计主要是为了降低数字电路对模拟电路的干扰以及模拟电路中的敏感模块受模拟电路其他模块干扰。
具体的学习方法是首先学习模拟版图的艺术这本书，掌握基本的模拟版图设计规则，更深层次的学习只能依靠在学习和工作中累积经验。
总而言之，模拟集成电路设计是艺术和科学的结合。
它既需要模拟电路设计师有艺术家那种发散的创新能力，又要求模拟电路设计师有科学家那
种严谨的态度和方法，因为模拟电路设计是细节决定成败。
作为一个菜鸟，我要学的东西还有很多，成为优秀的模拟电路设计师是我一直奋斗的目标。