模拟电路版图设计方法与框架结构
模拟集成电路版图基础
模拟集成电路版图基础
Lab3-1 CMOS 无源器件结构与版图 • 知识单元： • 1、电阻 • 2、电容 • 3、电阻和电容画法实例
模拟集成电路版图基础
一、电阻：1、方块电阻
• 方块电阻测量方法： – 用poly 来做一个电阻，先做一个正方形，长，宽相等。通过在其两端加 电压，测量电流的方法，可以得到它的阻值。
• 电阻并联： – 会达到什么结果呢？200ohms。把四个200ohms 的方块组合成一 个更大的方块，可以同样得到200ohms 的电阻值。可以把这个方 块越做越大，但最终测得电阻值将始终为200ohms。
• 对于不同大小的方块来说，阻值是一样的。由此可以用每方块多少电 阻来讨论电阻大小（200ohms/squares）。只考虑方块数，所有相同 材料的方块有相同的电阻值。
模拟集成电路版图基础
3．其他类型电阻
• N+电阻：
– 无需增添任何新的掩模版或层，只是用原先已有的其 他层来替代poly，就可以获得很多种电阻类型。
• P+电阻：
– 一般来说是做在nwell 中，因此必须增加第三个的端点 连接nwell，而且必须连接到最正的电平，一般来说是 vdd。这样可以防止寄生PN 结的影响。
模拟集成电路版图基础
扩散电阻与Poly电阻对比
• 使用工艺中已有的层来做电阻，做一些较小的修 改就可以得到所需要的方块电阻。扩散电阻和 Poly 电阻的一样，也要考虑delta 效应的影响。 扩散电阻是做在衬底上的，因此在边缘变化比较 大，工艺上不那么好控制。而且在做的时候必须 注意第三个端点的连接。
模拟集成电路版图基础
直接nwell电阻
• 直接nwell电阻： – 只不过需要2 个N+作为电阻头。 – 对于较大的阻值的电阻可用nwell 来做。 – Nwell 掺杂低，经过光照，电阻值会降低，呈现不稳定 的现象。 • 处理方法：在nwell 上覆盖金属，并将其电位接到电 源电压上，若无法接到电源电压时，可将其接到电 阻两端较高电位端。 • 在nwell 电阻四周加电源电压，以降低电压系数。当 well 电阻要接到pad，则必须于外围环绕pseudo collector，电位接到地，以防止其对其他的电路造 成latch-up。
《模拟电路版图》PPT课件
❖ 四、完成进度不同
❖ 在数字电路设计中，芯片的绝大部分电路往 往在开始版图工作时，就已经完成。而模拟 电路则不同，电路设计和版图设计可能会同 时进行。
❖ 五、创新要求不同
❖ 与数字电路不同，模拟电路的版图设计重复 性不多，创新很重要。
❖ 并联布线：将上下层金属线重叠起来，形成 叠层结构，实际上是几层金属线的并联，相 当于加宽了导线。
❖ 在高频电路中，寄生电感不可忽略。
❖ 利用寄生参数 ❖ 不能依赖寄生参数作为电路的一个成分，因
为无法很好的控制它们，通常的误差可以是 正负50%。 ❖ 但是在不关心电路参数的大小，例如只想要 一个大电容，可以利用寄生参数来满足。
❖ 一、CMOS晶体管 ❖ 由阱至衬底的电容 ❖ 由栅极至阱的电容 ❖ 这些寄生参数会使得电路的工作速度变慢。
❖ 一种技术：减少多晶硅的串联电阻。可以通 过将多晶硅分成多个“指形”的结构，然后 用导线将它们并联起来以降低电阻。
❖ 通过分成多个器件以及源漏共享可以大大减 小CMOS晶体管上的寄生参数。
❖ 匹配规则之八：用虚设器件围起来。
❖ 将器件围绕一个公共的中心点放置，称为共 心布置。甚至把器件在一条直线上对称放置 也可以看做是共心技术。
❖ 共心技术对减少在集成电路中存在的热或工 艺的线性梯度影响非常有效。
❖ 一、四方交叉
❖ 把一个器件分为两半，然后把他们成对角线 放置。这种特殊的工薪技术称为四方交叉。
❖ 一、规模不同
❖ 二、主要目标不同
❖ 数字电路的目标：优化芯片的尺寸和提高集 成度
❖ 模拟电路的目标：优化电路的性能、匹配程 度、速度和各种功能方面的问题。
模拟电路实验框架图
CD4046B锁相环CC4526B可预置二进制1/N计数器
CD4027双J-K触发器
附录常用数字集成电路引脚图
74LS00二输入与非门74LS01二输入与非门（OC）74LS02二输入或非门
74LS04六非门74LS10三输入与非门74LS20四输入与非门
74LS27三输入或非门74LS49 BCD七段译码器74LS74双D触发器
74LS73双JK触发器74LS86二输入异或门74LS90二-五进制计数器
74LS93四位二进制计数器74LS125四三态门74LS183双全加器
74LS138 3-8译码器74LS139双2-4译码器
74LБайду номын сангаас153二4选1数据选择器74LS163同步4位二进制计数器
74LS169 4位二进制可逆计数器74LS194 4位双向移位寄存器
74LS248带上拉BCD七段译码器74LS283四位全加器
模拟集成电路的设计流程
模拟集成电路的设计流程一、需求分析与规格确定1. 应用场景：了解电路将用于何种设备，如手机、电脑、汽车电子等，以及这些设备对电路的特殊要求。
2. 性能指标：根据应用场景，确定电路的关键性能参数，如增益、带宽、功耗、线性度、噪声等。
3. 工作条件：明确电路的工作电压、温度范围、湿度、震动等环境条件。
4. 成本与尺寸：考虑电路的成本目标和封装尺寸，确保设计在商业上是可行的。
5. 制定规格书：将上述分析结果整理成详细的技术规格书，为后续设计工作提供依据。
二、电路架构设计与仿真在规格确定后，设计师开始进行电路架构的设计。
这一阶段，设计师需要运用专业知识，选择合适的电路拓扑，并进行初步的仿真验证。
1. 电路拓扑选择：根据规格书要求，选择合适的电路拓扑，如运算放大器、滤波器、稳压器等。
2. 元器件选型：根据电路拓扑，选取合适的晶体管、电阻、电容等元器件。
3. 原理图绘制：使用电路设计软件，绘制电路的原理图。
4. 参数调整与优化：通过仿真软件，对电路参数进行调整，以优化电路性能。
5. 仿真验证：进行直流分析、交流分析、瞬态分析等仿真，验证电路在不同工作条件下的性能是否符合规格要求。
三、版图布局与设计规则检查1. 版图绘制：根据原理图，绘制电路的版图，包括元器件布局、连线、焊盘等。
2. 设计规则检查（DRC）：确保版图设计符合制造工艺的设计规则，如线宽、线间距、寄生效应等。
3. 版图与原理图一致性检查（LVS）：通过软件工具，比较版图与原理图是否一致，确保没有设计错误。
4. 参数提取：从版图中提取寄生参数，为后续的版图后仿真做准备。
四、版图后仿真与优化版图设计完成后，需要进行版图后仿真，以验证实际制造出的电路性能。
1. 版图后仿真：利用提取的寄生参数，对版图进行后仿真，检查电路性能是否受到影响。
2. 性能优化：根据仿真结果，对版图进行必要的调整，以优化电路性能。
3. 设计迭代：如果仿真结果不理想，可能需要返回前面的步骤，对电路架构或版图进行重新设计。
模拟集成电路版图设计基础
这就需要我们绘制版图, 生产商拿到版图生成的 cdl文件就明确了！
一、什么是版图？
• 版图是一组相互套合的图形,各层版图相应于不 同的工艺步骤,每一层版图用不同的图案来表示, 版图与所采用的制备工艺紧密相关. • 版图设计：根据逻辑与电路功能和性能要求以及 工艺水平要求来设计光刻用的掩膜版图,是集成 电路设计的最终输出.
为例 NMOS管,做在P衬底上,沟
道为P型,源漏为N型 2> 包括层次： NIMP,N+注入 DIFF,有源区 Poly,栅
NMOS版图
五、版图的组成
1.1MOS管
1> PMOS管 以TSMC,CMOS,N单阱工艺
为例 PMOS管,做在N阱中,沟道
为N型,源漏为P型 2> 包括层次：
NWELL,N阱 PIMP,P+注入 DIFF,有源区 Poly,栅 M1,金属
离子注入 SiO2
集成电路工艺基础
以上每道工序都是需要掩膜 版的,那掩膜版的大小怎么定
呢？如何精确呢？
P-Si N＋ (e)
P-Si
N＋
(f)
SiO2 〔5 淀积SiO2, 将整个结构用SiO2覆盖起来, 刻出与
淀积SiO2
源区和漏区相连的接触孔. 〔6 把铝或其它金属蒸上去, 刻出电极及互连线
铝电极引出 SiO2 (场氧)
九、版图的艺术
1.模拟版图和数字版图的首要目标 2.首先考虑的三个问题 3. 匹配
3.1 匹配中心思想 3.2 匹配问题 3.3 如何匹配
九、版图的艺术
1. 模拟电路和数字电路的首要目标 2. 模拟电路关注的是功能 3. 1> 电路性能、匹配、速度等 4. 2> 没有EDA软件能全自动实现,所以需要手工处理
电子技术专业微型课模拟电路的设计与分析方法
电子技术专业微型课模拟电路的设计与分析方法在电子技术专业中，微型课模拟电路的设计与分析是非常重要的一部分。
本文将介绍一种常用的设计与分析方法，以帮助读者更好地理解和应用于实际工作中。
一、引言微型课模拟电路是电子技术专业的基础课程之一，涉及到电路分析、设计和实验等方面的内容。
它是我们理解和掌握电子技术的基石，对于培养学生的电路分析和设计能力具有重要意义。
二、模拟电路设计模拟电路设计是根据给定的电路要求和条件，通过选择合适的元器件和参数，使得电路能够满足设计要求，并且具有较好的性能和稳定性。
1. 确定电路结构在进行模拟电路设计时，首先需要确定电路的基本结构。
根据要求，可以选择不同的电路结构，如放大器、滤波器、振荡器等。
2. 选择合适的元器件在确定电路结构后，需要选择合适的元器件，包括电容器、电阻器、二极管、三极管等。
根据电路要求，合理选择元器件的参数，确保电路性能和稳定性。
3. 进行电路分析和计算在元器件选择完成后，需要进行电路的分析和计算。
通过使用基本电路定理、网络分析方法和信号处理技术等，对电路进行等效替代和计算，得到电路的各种参数和特性。
4. 仿真与实验验证在设计完成后，可以使用电路设计软件进行仿真验证。
通过仿真可以更直观地了解电路的性能和特性，验证设计的正确性。
如果条件允许，还可以进行实际的电路实验，进一步验证设计的可行性。
三、模拟电路分析方法模拟电路分析是指对电路中各个元件和信号进行分析和计算，以获得电路的各种特性和性能。
1. 稳态分析稳态分析是指对电路中各个元件和信号进行直流分析，以了解电路在稳态工作时的状态和特性。
通过应用欧姆定律和基尔霍夫定律等基本电路定理，可以计算电路中各个节点的电压和电流。
2. 交流分析交流分析是指对电路中各个元件和信号进行交流分析，以了解电路对交流信号的响应和特性。
通过引入复数变量和复数分析方法，可以计算电路的频率响应、幅频特性和相频特性等。
3. 信号处理与放大模拟电路中常常需要对信号进行处理和放大。
模拟电路图教学设计
模拟电路图教学设计引言在当今科技迅速发展的时代，模拟电路设计在电子工程领域中占据着重要地位。
掌握模拟电路图的设计原理和方法对于培养电子工程学生的实际操作能力以及提升他们的创新思维具有重要意义。
本文将引导读者从初步了解模拟电路图设计的基本原理，到掌握常见电路元件的使用方法，并提供了一种简单的教学设计框架，帮助教师在模拟电路图的教学中更加高效和有成效。
一、模拟电路图设计的基本原理1.1 电路元件的基本概念和特性在模拟电路图设计中，电路元件是构成电路的基本单位。
常见的电路元件包括电阻、电容和电感等。
了解电路元件的基本概念和特性对于理解和设计模拟电路图至关重要。
1.2 连接方式和电路简化电路中的元件通过不同的连接方式进行组合，构成具有特定功能的电路。
通过简化电路，可以使电路图更加清晰明了，并帮助读者理解电路功能。
二、常见电路元件的使用方法2.1 电阻的选取和使用电阻是最常见的电路元件之一，用于控制电路中的电流和电压。
在设计电路图时，选择合适的电阻值并合理地连接到电路中，是保证电路正常工作的关键。
2.2 电容的选取和使用电容是储存和释放电能的元件，被广泛应用于模拟电路图设计中。
在教学设计中，可以通过实际的电容实验让学生直观地感受到电容的特性，并引导他们正确地选择和使用电容。
2.3 电感的选取和使用电感是储存和释放磁能的元件，在模拟电路图设计中也起着重要作用。
通过设计带有电感的电路图，可以帮助学生理解电感的基本原理和使用方法。
三、模拟电路图教学设计框架3.1 理论讲解和示范在教学开始阶段，教师应该对模拟电路图设计的基本原理进行讲解，并通过示范对常见电路元件的使用方法进行演示。
这有助于学生对于模拟电路图设计的基本概念有更好的理解。
3.2 实验操作和实践训练在理论讲解和示范之后，学生应该有机会进行实际的实验操作和实践训练。
可以利用电阻、电容和电感等元件进行简单的电路搭建实验，让学生亲自动手设计并搭建电路，巩固所学知识。
模拟电子技术基础知识电路板设计与布局技巧
模拟电子技术基础知识电路板设计与布局技巧电子技术的发展日新月异，模拟电子技术作为一门重要的学科，在各个领域有着广泛的应用。
电路板设计与布局是模拟电子技术中关键的一环，合理的设计和布局能够确保电路板的性能和可靠性。
本文将介绍模拟电子技术基础知识和电路板设计布局技巧，以帮助读者掌握电路板设计与布局的要点。
一、模拟电子技术基础知识1.信号和电路模型模拟电子技术的核心是处理和传输模拟信号。
信号可以通过电路模型进行描述，简单的电路模型包括电源、信号源、电阻、电容、电感等元件。
了解电路模型的特性和参数可以帮助我们进行电路板设计与布局。
2.放大器设计放大器是模拟电子技术中常见的电路，用于放大电路输入信号的幅度。
放大器设计考虑的主要因素包括增益、带宽、失真等。
在电路板设计中，需要合理布局放大器的各个元件，以保证性能的稳定和可靠性。
3.滤波器设计滤波器可以根据频率选择性地放大或衰减特定的信号。
常见的滤波器包括低通、高通、带通、带阻滤波器等。
设计滤波器时需要考虑频率响应、阻带衰减等参数，并合理布局滤波器元件。
4.模拟数字转换模拟数字转换是模拟信号转换为数字信号的过程，常用于采样和控制电路。
在电路板设计中，需要合理布局模拟数字转换器和相应的数字电路，以保证信号的精确转换。
二、电路板设计与布局技巧1.组件布局在电路板设计过程中，应该合理确定元件的布局位置。
常用的布局方式有线性布局和区块布局。
线性布局适用于线性电路，元件按照信号流的方向依次排列。
区块布局适用于模块化的电路设计，将功能相似的元件尽可能靠近，以减小信号干扰。
2.地面与电源平面的设计地面和电源平面是电路板设计中非常重要的部分，它们具有屏蔽和引导电流的作用。
在电路板设计中，应该合理布局地面和电源平面，减小信号互干扰和电流回路的长度。
地面和电源平面之间应该有足够的间隙，以减小电磁干扰。
3.信号线的布局在电路板设计中，信号线的布局直接影响电路的性能和稳定性。
一般情况下，信号线应该尽量短且互相平行。
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2.3 电容
电容器是一种存储电荷的器件。电容存储电荷的能力称 为容性。它测量单位为法拉。在集成电路中，电容是无 时不在的，只要有一块导电材料跨过另外一块导电材料 就会形成一个电容。电容式对频率敏感的电阻，因此， 电容器有时候被称为去耦电容，或者有时候被称为隔直 电容——耦合电容
2.4 二极管
二极管，电子元件当中，一种具有两个电极的装置， 只允许电流由单一方向流过。许多的使用是应用其整流 的功能。二极管具有单向导电性，即正向导通，反向截 止。 在二极管两端外加正向电压，二极管导通，正向 压降0.7V,相当一个开关闭合； 在二极管两端外加反向 电压，二极管截止，其电流为0V，相当一个开关断开； 这种特性经常被利用在数字电路中产生高低电压，一般 用1代表高电平，0代表低电平。
一、版图组成部件
1. MOS器件 2. 电阻 3. 电容 4. 二极管 5. 双极型晶体管 6. 电感
2.1 MOS器件
MOS器件是四端器件，一种载流子导电，是电压控制器件。 MOS器件的源和漏端在几何上是等效的。MOS器件分成 NMOS、PMOS两种器件，如图2.1-1、图2.1-2所示。
NMOS 2.1-1
PMOS 2.1-2
2.2 电阻
电阻是一个限流元件，它可限制通过它所连支路的电流 大小。在电路中导体虽然容易导电，但都对电流有阻碍作 用。在相同的电压作用下，通过不同导体的电流大小不同， 表示不同导体对电流的阻碍作用不同。电阻就是为了描述 导体对电流阻碍作用大小而引入的物理量。
电阻类型分为：poly电阻、有缘电阻、阱电阻
可分类为：电容（最多）、电阻、电感
总结
启动前对工艺进行一个全面了解，对所有器件结构进行剖析。工艺完 全掌握后，结合工艺对电路进行一个评估，分析电路中的所有应用有 没有与工艺相冲突。根据封装要求，以及电路工程师的要求对版图的 初步大模块位置进行定位。与电路工程师仔细沟通，把电路中所有敏 感模块，敏感信号。大电流信号等特殊部位进行一个统计，以便版图 设计时进行与之对应的处理。进行版图的模块设计，设计中不断与电 路工程师沟通。按进度对版图模块进行评审。模块完成后，总体布局 ，布局后会议进行评审，确认后方可布线。布局布线，及DRC，LVS全 OK。
2.5 电感
电感在电路中基本作用：滤波、振荡、延迟、陷波等 “通直流，阻交流” 通直流：所谓通直流就是指在直流电路中，电感的作用就相 当于一根导线，不起任何作用。 阻交流：在交流电路中，电感会有阻抗，整个电路的电流会 变小，对交流有一定的阻碍作用。
三、模拟电路匹配规则
一、匹配的规则 我们需要把需要匹配的器件相互靠近、使器件保持同一个
2.5 双极型晶体管
由两个背靠背PN结构成的具有电流放大作用的晶体三 极管，双极型晶体管是一种电流控制器件，电子和空穴同 时参与导电。同场效应晶体管相比，双极型晶体管开关速 度慢，输入阻抗小，功耗大。
双极型晶体管的工作原理 发射结正偏，集电结反偏时，为放大工作状态； 发射结正偏，集电结也正偏，为饱和工作状态；、 发射结反偏，集电结反偏时，为截止工作状态； 发射结反偏，集电结正偏时，为反向工作状态；
模拟电路版图设计方法与框架 结构
11应用电子(1) 胡穆
课题的研究目的
随着电子、通信技术的快速发展，今天的集成电路设计面 临的已经是与以往截然不同的、全新的挑战。2013年，集 成电成为我国第一大进口商品。
现代生活中，这个行业是智能穿戴的基础行业，同时还关 系着智能汽车、智能家居等智能生活的方方面面，作为电 子信息产业的基础，IC与智能生活息息相关，仅以智能手 机而言，IC的产品就涉及无线模组、传感器、芯片、电源 管理、闪存以及内存等。
方向、需要用虚设器件把需要匹配的包围起来、使导线上的 寄生参数匹配，同时每一样东西都对称、使差分逻辑布线一 致、使器件宽度一致。采用尺寸较大的器件，设计时总是与 你的电路设计者交流、注意邻近的器件。
四、寄生效应
寄生的产生共有五种情况： 1、两种材料之间会有寄生电容 2、电流流过之处会有寄 生电阻 3、高频电路导线具有寄生电感 4、器件自身也有 寄生效应 5、影响的介绍
集成电路版图是电路系统与集成电路工艺之间的中 间环节，是一个必不可少的重要环节。版图设计是一个上承 电路系统，下接集成电路芯片制造的中间桥梁。集成电路版 图定义：集成电路的版图就是为集成电路制造所用的掩膜上 的几何图形。集成电路版图内涵：集成电路的版图是集成电 路设计到集成电路制造不可却少的技术环节。