毕业论文概要

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大电流输出双运放电路的设 计与实现 指导老师 : 吴 金 赵 霞 刘 勇 学生姓名 : 张敏蓉 学 号: YS06107521l一、概要l二、电路设计与分析l三、版图设计l四、工艺实现l五、总结 一、概要l 作为电路设计中最基本的器件,运算放大器可以构造信号 放大、信号传输、信号滤波等各种功能的电路,广泛应用 于通信、PC、消费、汽车和工业等领域中。该电路为大 电流输出,高压摆率,高增益,低失调的一款运放电路, 很适合用作比较器,前级驱动等方面,有较好的应用优势。l 本次设计采用的是逆向设计,首先根据照片提取电路图、 器件尺寸和设计规则,其次进行电路仿真,根据设计规则 建单元以及布局布线,产生版图。文中分别从线路、版图、 工艺三方面来阐述和分析该运放电路,利用Cadence对电 路进行了仿真,仿真结果满足设计要求。在版图上,主要 分析了电路中可能出现的寄生效应,并采取了一些措施来 减小寄生效应对电路性能产生的影响。同时采用了9um外 延标准双极工艺试验流片,最后测试后得到相关参数。 二、电路设计与分析l 集成运放结构 :l 启动和偏置部分:l 输入级:l 中间级与输出级: 三、版图设计l 器件的设计l 1.NPN晶体管的最小发射区面积17um*17um,集电极含 有深磷。l 2.PNP管有两种,分别为横向PNP管和衬底PNP管,Wb 的大小一致,其中发射区有圆形和方形两种。l 3.ESD保护管,由N管的BE短接与集电极构成,设计规则 适当放大。l 4.电阻均为基区电阻,方块值为0.18KΩ/□,还有一个为 外延沟道电阻,大约为100KΩ。l 5.电路中均为MOS电容,介质层为二氧化硅,厚度为 1500埃。 l 双极电路中的寄生效应及预防措施 l 1. npn管中的寄生pnp管 l 单块结隔离电路的npn管的剖面图如图所示, C B E N+ P N+ P+ P+ N-epi Parasitic PNP BLN P-substratel 达林顿管 2. C B E N+ P N+ P N+ P+ P+ + V drop -- N-epi BLN P-substratel 达林顿管中的寄生p管 达林顿管的剖面图 l 3.横向pnp管中的寄生pnp管 l 典型的结隔离的横向pnp管的剖面图如图所示, B C E C N+ P+ P+ P+ P+ P+ N-epi BLN P-subtratel 横向pnp管的两个寄生p管l 4.混合pnp管l 同一外延岛内多个p型区域的剖面图 C B E Res Res N+ P N+ P P P+ P+ N-epi BLN P-substratel 建议将N+保护环和p型保护环结合使用,如图所 示, P-guard ring Deep n+ P-guard ring 四、工艺实现l 工艺流程l 该电路采用9um外延标准双极工艺,材料为P(111) 8~13 Ω.CM。l 具体工艺步骤如下:l 一次氧化→锑埋注入→锑埋退火→硼埋氧化→硼 埋注入→硼埋退火→外延→磷桥氧化→磷桥扩散 →磷桥再扩→隔离氧化→隔离预扩→隔离再扩→ 磷注入→低硼注入→基区注入→基区退火→发射 区预扩→低氧→发射区再扩→一铝→钝化 l本次流片单管参数基本正常,电容氧化的 厚度现为1900A(要求1500A),比要求偏 厚27%左右,中测功能正常。 五、总结l 本文完成了一个双运放电路的完整设计,包括线 路设计与仿真、版图设计与验证以及工艺实现。 该运放电路的工作电压为15V,输出电流达到了 70mA。 1 2 3 4 5 6D D l 本文设计的运放电路可以改进的地方: l 因为该电路采用的是普通电流源,如果提供多路电 流,其偏置就会产生误差。如果采用改进型电流 源,就会大大减少其误差。改进型电流源的模型C C 如图所示, T1 T2 T3B BA A Title Size N umber R evisio n B
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