CMOS模拟集成电路设计ch1绪论
CMOS模拟集成电路分析与设计 ppt课件
如果栅电压为负，则耗尽层变薄，栅 与衬底间电容增大。
对于大的负偏置，则电容接近于CGC。
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24
1.2 MOS管的极间电容(1)
G
S
C1
C2 C4
C3
Cbs
反型层 耗尽层
d
L
d
p型衬底
D
Cbd
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1.2 MOS管的极间电容(2)
栅与沟道之间的栅氧电容：
C2=WLCox，其中Cox为单位面积栅氧电容εox/tox；
CMOS模拟集成电路分析与设计
主讲教师：吴建辉 Tel：83795677
E-mail：wjh@
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1
教材及参考书
教材：
吴建辉编著：“CMOS模拟集成电路分析与设 计”(第二版)，电子工业出版社。
参考书：
Razavi B: Design of analog CMOS integrated circuits
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1、有源器件
主要内容：
1.1 几何结构与工作原理 1.2 极间电容 1.3 电学特性与主要的二次效应 1.4 低频及高频小信号等效模型 1.5 有源电阻
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12
1.1 MOS管几何结构与工作原理(1)
B p+
G
tox
S
D
G D
n+
n+
p+
n阱 p型衬底
(a)
S
B
p+
n+
W
多晶
d p+接触孔
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3
模拟电路与模拟集成电路
分立元件音频放大电路
晶体管数 匹配性 电阻值 电容值 寄生效应影响
模拟cmos集成电路设计实验
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Xmanagerb.打开Xmanager中的Xstartc.在Xstart中输入服务器地址、账号和密码Host：202.38.81.119Protocol: SSHUsername/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 c01n13e.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.libDEFINE 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 。
CMOS模拟集成电路设计ch差分放大器实用学习教案
共模(ɡònɡ mó)增益为：
Av,CM
RD / 2
1 / (2gm ) RSS
RD 2RSS
第14页/共30页
第十五页，共30页。
小信号共模特性—RD失配(shī pèi)对共模响应的影响
ห้องสมุดไป่ตู้
VX Vin,CM
1
gm 2 gm RS S
RD
VY Vin,CM
1
gm 2 gm RS S
( RD
RD )
input common mode range,
)是：
只要在ICMR范围内
所以(suǒyǐ)共模电平一般选
在
第8页/共30页
右侧(yòu cè) 附近
第九页，共30页。
定量分析(dìngliàngfēnxī)
大信号分析（略）
小信号分析(fēnxī)
方法一（叠加法）（略）
Rs＝1/gm2 第9页/共30页
当Vin1比Vin2更正时，差动对两侧情况正好 与上述情况相反。
第5页/共30页
6
第六页，共30页。
两个(liǎnɡ ɡè)特点：
输出端的最大电平和最小电平分别是VDD和 VDD-RDISS，与输入(shūrù)共模电平无关
第6页/共30页
7
第七页，共30页。
当Vin, CM＝0时，ID1=ID2=ID3=0， M1、
4.3 共模(ɡònɡ mó) 响应
差动电路对共模扰动影响具有(jùyǒu)抑制作用，理想差动电路 的共模增益为零；但是实际上有以下一些非理想的因素
第13页/共30页
第十四页，共30页。
小信号(xìnhào)共模特性—RSS对共模响应的影响
VP随Vin,CM的变化而变化，若Rss为有限大小，则尾电流 随VP增加而增加， Vout1和Vout2会随之减小。 但如果电路完全(wánquán)对称，Vout1和Vout2仍然相等， 不会引入差分增益
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。
CMOS模拟集成电路设计
缺勤1/3总课时，成绩评定为不及格！
课时分配
❖ 第一讲 集成电路介绍（3课时） ❖ 第二讲 CMOS技术与器件模型（3课时） ❖ 第三讲 CMOS子电路与放大器（3课时） ❖ 第四讲 Smart Spice软件介绍（6课时） ❖ 第五讲 NMOS与PMOS的仿真（6课时） ❖ 第六讲 CMOS反相放大器的设计（18课时） ❖ 复习考核（6课时）
作为 配套重点，较好地解决了彩电集成电路的国产化；
集成电路的特点及发展
2、集成电路的发展 ⑶我国集成电路发展历史 1990年-2000年：以908工程、909工程为重点，以 CAD为突破口，抓好科技攻关和北方科研开发基地的 建设，为信息产业服务，集成电路行业取得了新的发 展。
集成电路的特点及发展
集成电路的封装
4、COB (chip on board) 板上芯片封装，是裸芯片贴装技术之一，半导体芯片 交接贴装在印刷线路板上，芯片与 基 板的电气连接用 引线缝合方法实现，芯片与基板的电气连接用引线缝 合方法实现，并用 树脂覆 盖以确保可靠性。 5、LCC (Leadless chip carrier) 无引脚芯片载体。指陶瓷基板的四个侧面只有电极接 触而无引脚的表面贴装型封装。是 高 速和高频IC 用封
集成电路的特点及发展
2、集成电路的发展 ⑵世界集成电路发展历史 1989年：1Mb DRAM进入市场； 1989年：486微处理器推出，25MHz，1μm工艺，后 来50MHz芯片采用 0.8μm工艺； 1992年：64M位随机存储器问世； 1993年：66MHz奔腾处理器推出，采用0.6μｍ工艺； 1995年：Pentium Pro, 133MHz，0.6-0.35μｍ工艺； 1997年：300MHz奔腾Ⅱ问世，采用0.25μｍ工艺；
模拟cmos集成电路设计知识点总结
模拟cmos集成电路设计知识点总结模拟CMOS集成电路设计是一个涉及多个学科领域的复杂课题，包括电子工程、物理、材料科学和计算机科学等。
以下是一些关键知识点和概念的总结：1. 基础知识：半导体物理：理解半导体的基本性质，如本征半导体、n型和p型半导体等。
MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）工作原理：理解MOSFET的基本构造和如何通过电压控制电流。
2. CMOS工艺：了解基本的CMOS工艺流程，包括晶圆准备、热氧化、扩散、光刻、刻蚀、离子注入和退火等步骤。
理解各种工艺参数对器件性能的影响。
3. CMOS电路设计：了解基本的模拟CMOS电路，如放大器、比较器、振荡器等。
理解如何使用SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）进行电路模拟。
4. 噪声：理解电子器件中的噪声来源，如热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等。
了解如何减小这些噪声的影响。
5. 功耗：理解CMOS电路中的功耗来源，如静态功耗和动态功耗。
了解降低功耗的方法，如电源管理技术和低功耗设计技术。
6. 性能优化：理解如何优化CMOS电路的性能，如提高速度、减小失真和提高电源效率等。
7. 可靠性问题：了解CMOS电路中的可靠性问题，如闩锁效应和ESD（静电放电）等。
8. 版图设计：了解基本的版图设计规则和技巧，以及如何使用EDA（Electronic Design Automation）工具进行版图设计和验证。
9. 测试与验证：理解如何测试和验证CMOS集成电路的性能。
10. 发展趋势与挑战：随着技术的进步，模拟CMOS集成电路设计面临许多新的挑战和发展趋势，如缩小工艺尺寸、提高集成度、应对低功耗需求等。
持续关注最新的研究和技术进展是非常重要的。
以上是对模拟CMOS集成电路设计的一些关键知识点的总结，具体内容可能因实际应用需求和技术发展而有所变化。
深入学习这一领域需要广泛的知识基础和持续的研究与实践。
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cmos集成电路设计课后答案中文
模拟cmos集成电路设计课后答案中文【篇一：北邮模拟cmos集成电路设计实验报告】=txt>姓名学院专业班级学号班内序号实验一: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、实验要求1、启动synopsys，建立库及cellview文件。
2、输入共源级放大器电路图。
3、设置仿真环境。
4、仿真并查看仿真结果，绘制曲线。
三、实验结果1、电路图2、仿真图四、实验结果分析器件参数：nmos管的宽长比为10，栅源之间所接电容1pf，rd=10k。
实验结果：输入交流电源电压为1v，所得增益为12db。
由仿真结果有：gm=496u，r=10k，所以增益av=496*10/1000=4.96=13.91 db实验二:差分放大器设计一、实验目的1.掌握差分放大器的设计方法；2.掌握差分放大器的调试与性能指标的测试方法。
二、实验要求1.确定放大电路；2.确定静态工作点q；3.确定电路其他参数。
4.电压放大倍数大于20db，尽量增大gbw，设计差分放大器；5.对所设计电路进行设计、调试；6.对电路性能指标进行测试仿真，并对测量结果进行验算和误差分析。
三、实验结果随着r的增加，增益也增加。
但从仿真特性曲线我们可以知道，这会限制带宽的特性，w/l增大时，带宽会下降。
为保证带宽，选取w/l=30，r=30k的情况下的数值，保证了带宽，可以符合系统的功能特性，实验结果见下图。
1.电路图【篇二：集成电路设计王志功习题答案1-5章】划分，集成电路的发展已经经历了哪几代？它的发展遵循了一条业界著名的定律，请说出是什么定律？晶体管-分立元件-ssi-msi-lsi-vlsi-ulsi-gsi-soc。
模拟CMOS集成电路设计 拉扎维 ——复旦大学课件
参数化模块/单元 layout
宏模型 Matlab…
器件
器件特性
版图描述 design rule
器件模型 spice model
模拟集成电路的应用
• 模拟电路本质上是不可替代的
– 自然界是“模拟”的
• 集成传感器、显示驱动 • 模数和数模转换
– 数字信号经过传输后à模拟信号
• 无线和有线通讯 • 磁盘驱动
参杂半导体
• 掺入三家获五价原子，提供一个载流子。
• N型：掺入五价元素，如磷（P)、砷（As），
提供一个电子，电子导电。
若：ND 是参杂浓度，D代表施主浓度 多子（电子）浓度： nn = ND
少子（空穴）浓度：
Pn
=
n
2 i
/
ND
• P型：掺入三价元素，如硼（B)，
提供一个空穴，空穴导电。
若：NA 是参杂浓度，A代表施主浓度 多子（空穴）浓度： Pp = NA
=
kT q
ln
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
NAND
n
2 i
例： NA = 1019 cm−3
ΦF(p) =
kT ln q
NA ni
=
26(mv)
ln
1019 1.45 ×1010
= 0.53V
ND = 1016 cm−3
ΦF(n) =
−
kT ln q
ND ni
=
1016 26(mv) ln 1.45 ×1010
= 0.35V
ΦB = ΦF (p) − ΦF (n) = 0.53 − (− 0.35) = 0.88V
( ) ③
加反偏电压
xn
=
2ε0ε si ΦB qND
模拟cmos集成电路设计 (2)
模拟CMOS集成电路设计引言在现代电子设备中，集成电路无处不在。
其中，CMOS （Complimentary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）是一种常用的集成电路技术。
CMOS集成电路设计是指设计和优化各种模拟电路、数字电路和混合信号电路的过程，以满足特定的应用需求。
在本文档中，我们将介绍模拟CMOS集成电路设计的基本原理、步骤以及常见的设计技巧。
我们将从设计规范的制定开始，一直到电路验证和验证。
通过阅读本文档，读者将了解到在设计模拟CMOS集成电路时应该考虑的各种因素，并具备一定的设计能力。
设计规范在开始模拟CMOS集成电路设计前，制定明确的设计规范非常重要。
设计规范应该包括以下内容：1.电路功能：描述电路的功能和期望的输入输出特性。
2.电路性能：定义电路的性能指标，如增益、带宽、噪声等。
3.技术限制：确定电路设计的技术限制，如制造工艺和电路元件的规格。
4.耗电量：设定电路的功耗要求，包括静态功耗和动态功耗。
5.成本：估计电路设计的成本，包括制造成本和开发成本。
电路拓扑设计电路拓扑设计是指设计模拟CMOS集成电路的基本结构和连接方式，以实现所需的功能。
在设计电路拓扑时，应该考虑以下要点：1.输入输出特性：根据设计规范确定输入输出特性的要求，并选择合适的电路结构。
2.偏置电路：设计合适的偏置电路以提供所需的工作点稳定性。
3.放大电路：根据输入输出特性要求设计放大电路，确定电路的增益和带宽。
4.反馈电路：根据需要添加反馈电路以实现所需的增益、稳定性和线性度。
5.输出级：设计输出级以实现所需的输出电流和电压。
在电路拓扑设计过程中，可以使用各种常见的电路结构，如共射放大器、共基放大器、共集放大器等。
设计优化在完成电路拓扑设计后，需要对电路进行优化以满足设计规范的要求。
设计优化可以根据所需的电路性能采取以下措施：1.尺寸优化：通过调整电路中的晶体管尺寸来改变电路的增益和带宽。