CMOS集成电路设计.ppt

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1、模拟集成电路设计原理课程摘要采用当今流行的CMOS工艺，讨论模拟集成电路的分析和设计原理。建立模拟集成电路设计的基础----工艺和器件模型模拟集成电路分析、设计和仿真的方法层次化、自下而上的分析方法。直观的、基于简单分析模型的分析方法。电路设计步骤模拟工具的正确使用参考书P.R.Gray“AnalysisandDesignofAnalogIntegratedCircuits”2.BehzadRazavi“模拟CMOS集成电路设计”3.PhillipE.Allen“CMOS模拟集成电路设计”其它参考书：AlanHastings“TheArtofAnalogLayout”R.J

2、.Baker“CMOS:混合信号电路设计”DavidAJohn、KenMartin“AnalogIntegratedCircuitsDesign”HSPICEUser’sManual”1.考核标准和联系方式考核标准平时作业设计课题期中练习期末联系方式15%15%15%55%导论1.1模拟集成电路设计的特点层次化设计设计步骤鲁棒（robust）设计1.2模拟集成电路的应用1.3模拟信号处理1.4混合信号电路举例模拟集成电路的一般概念什么是模拟电路？模拟信号模拟信号的采样信号一般概念（续）什么是模拟集成电路设计？特定模拟电路、或系统的功能和性能设计选择合适的集成电路工艺成功的设

3、计结果模拟集成电路设计步骤电路设计物理版图设计根据工艺版图设计规则设计器件、器件之间的互联电源和时钟线的分布与外部的连接电路测试电路制备后对电路功能和性能参数的测试验证产品开发层次设计描述层次设计电路层次系统系统说明/仿真Matlab、ADMS…电路性能netlist/simulation版图布局layout参数化模块/单元layout行为模型物理模型电路宏模型Matlab…器件器件特性版图描述designrule器件模型spicemodel层次设计结构开关电容电路、*VCO和PLL、*A/DD/A、复杂电路运算放大器、带隙基准、*比较器简单电路单级放大器、差动放大器、电路

4、偏置、电流镜电路器件CMOS工艺、器件物理、器件Spice参数、*版图设计、*电路模拟模拟集成电路设计步骤设计要求描述设计定义电路设计与设计指标比较执行设计仿真物理层设计物理层设计物理层验证提取寄生参数芯片设计测试和产品开发芯片制造测试和验证产品生产与设计指标比较集成和分立模拟电路的区别器件制备在同一衬底上器件具有相似的性能参数，易于匹配。器件参数由几何尺寸决定。器件的品种和参数的限制无源器件的面积大、参数的范围小、精度差。MOS工艺中的Bipolar晶体管的品种少、性能差。采用计算机仿真验证无法用电路试验板验证。计算机验证的直观性差，受仿真方法和器件参数的影响大。模拟和数

5、字集成电路的区别电路的不同模拟信号—数字信号；不规则的形状—规则的形状设计层次电路级—系统级设计方法全定制—标准单元器件参数的影响器件参数的连续性—固定；精确的模型—时序模型；设计优化（trade-off/robusting）—软件编程动态范围（Dynamicrange）受电源/噪声限制—没有限制CAD难以利用自动设计工具模拟集成电路设计的特点直观的设计模拟设计的复杂性设计参数多速度、功耗、增益、精度、电源电压、线性度等参数不同参数间的折中设计难度大高性能电路设计难点噪声、串扰、电源电压下降等温度对性能的影响大器件二级效应对性能的影响大模拟电路二级效益的建模和仿真存在难题。

6、仿真不能发现所有设计问题解决方法：直观和经验设计鲁棒设计鲁棒设计电路性能随工艺、电源电压、温度而变化器件模型参数的改变阈值电压、二级效应参数工艺角参数TT、FF、SS、FNSP、SNFP电源电压对器件工作区的影响电压变化范围：20%温度的范围室温：25度、或50度民品、军品计算机模拟易于仿真在最坏条件下的电路性能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”的声、光、电等模拟量模数和数模转换模拟集成电路的应用集成传感器系统传感器感知或探测模拟信号声音（麦克风、超声波系统）、力（地震仪、加速度计）、热（电子温度计）、光（数码相机）、磁（磁盘驱动）探测器感知的信号

7、很弱麦克风、地震仪的电压：几毫伏~几百毫伏视频照相机的电流：每毫秒几个电子探测器信号处理电路放大、滤波、数据转换、信号处理、信号传输模拟集成电路的应用汽车电子应用——加速度计探测可变电容器的改变量：1%探测单电容值的改变探测单电容之差的改变模拟集成电路的应用数字通信应用数字信号经过传输后模拟信号有线通讯——电缆传输衰减、串扰、回波…模拟集成电路的应用采用多电平信号已降低所需的带宽降低了收发电路的带宽要求数据转换的精度提高模拟集成电路的应用无线接收接收信号很弱几毫伏、干扰大、中心频率高接收信号处理放大信号降低噪声抑制