模拟集成电路设计课件.ppt

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1、模拟集成电路2021/9/7集成电路概述模拟IC就是能对模拟量进行运算和处理的一种IC，直接对连续可变的模拟量进行计算与处理模拟集成电路的种类根据输入、输出电压的变化关系分类线性IC：输出信号随输入信号的变化成线性关系非线性IC：具有非线性的传输特点接口电路：AD/DA转换器按工作频率分类低频、高频、射频、微波、毫米波按功率分类功率集成电路按器件分类双极、MOS、BICMOS按应用领域分类通信用IC2021/9/7模拟集成电路的特点应用的多样性电路结构的多样性、复合性微小信号电源变化较大发展模拟电路数字化高频、低噪声、低功耗、宽频带MOS模拟集成电路2021/9

2、/7本章主要内容CMOS工艺技术模拟集成电路版图技术参考电压源和参考电流源CMOS单极放大器CMOS运算放大器负反馈D/A、A/D转换器2021/9/7一、CMOS工艺技术晶片工艺光刻氧化离子注入淀积与刻蚀器件制造2021/9/71、有源器件基本晶体管制造后端工艺2021/9/72、无源器件电阻电容器电感2021/9/73、互连金属多晶硅扩散层2021/9/7二、模拟集成电路版图技术设计规则天线效应模拟集成电路版图2021/9/7设计规则最小宽度最小间距最小包围最小延伸2021/9/7天线效应问题小尺寸的栅极与大面积金属一层相连在刻蚀时，大面积的金属一层会收集离

3、子，使其电位升高，造成击穿。2021/9/7模拟电路的版图叉指晶体管对称性参考源的分布无源器件连线焊盘与静电放电保护2021/9/7模拟电路设计衬底耦合封装2021/9/7本章主要内容CMOS工艺技术模拟集成电路版图技术参考电压源和参考电流源CMOS单极放大器CMOS运算放大器负反馈D/A、A/D转换器2021/9/7恒流源电路和有源负载参考电压源和参考电流源偏置电路：把一个支路中的参考电流比较精确地反射到另一个支路上去，以获得较稳定的工作电流有源负载：设计得到大的动态电阻，从而提高电压增益2021/9/7基本型恒流源1.镜像电流源基准电流：因为：所以：最后得到

4、公式6-29增加了双极型晶体管工作点的稳定性r2021/9/7讨论恒定电流由Rr决定温度补偿，跟踪性好不足β比较小则电流匹配性差对电源变化无抑制作用Ir的温度系数晶体管的对称性电阻的温漂输出电阻2021/9/72、电阻比例恒流源基准电流Ir电路特点：得到不同的电流输出值，减少芯片面积注意：设计中要求微小工作电流减小R0，以使芯片面积小无法抑制电源变化的影响2021/9/7例题一多路输出电流源电路如图所示，T1~T6管发射结电压VBE=0.7伏，试求T3~T6管的集电极电流（IO），并说明T1的作用解：T1电流放大，以减少从参考电流中分出的基极电流。使一个参考电流

5、较准确地控制多个电流源2021/9/73、微电流恒流源（Widlar源）讨论：（1）用中等电阻，可获得较小的恒定电流例题：若VCC=30V，Ir=1mA，IO=10微安，求R和Re2；若用基本恒流源，Rr的值应为多少？若VCC由30V下降至15V。求两种恒流源的IO值？（2）对电源电压变化的抑制作用由上题可见：微电流恒流源有较好的电流稳定性2021/9/74、基极电流补偿恒流源（Wilson源）图6-32：应用于较大电流的情况消除基极电流的影响工作原理流过基极的电流经过T3管放大此电流提供了T1、T2管的基极电流和T3管的集电极电流通过公式（6-33~35）得，

6、输出电流与参考电流十分接近了反馈补偿作用稳定工作点2021/9/75、Pnp恒流源PNP管恒流源在双极型模拟电路中广泛使用根据电流源电路的特点：基极短接、发射极接同样电位，因此采用多集电极横向PNP管就可等效出多个恒流源优点：可把偏置和恒流的几个晶体管都作在一个隔离岛内，而且共用一个发射极、一个基极，从而节省了面积缺点：误差大、频率特性差电路如图6-332021/9/76、MOS恒流源（1）基本恒流源（如图6-34）T1、T2管为n沟道增强型MOS管工作原理T1管栅漏短接，始终工作在饱和区T2管与T1管工艺参数相同讨论：I、考虑沟道长度调制效应，造成偏差II、交

7、流输出电阻较高III、输出电压摆幅：VCC~VGS-VTⅣ、R电阻值比较大2021/9/7（2）Wilson恒流源电路图与双极型的相同，如图6-36引入负反馈，提高输出电流的稳定性，提高输出阻抗例：已知Wilson源的基准电流Ir=50微安，MOS管的参数：μn=400cm2/S.V。Cox=3.8×10-8F/cm2，W1/L1=W2/L2=W3/L3=2，ro1=ro3=3.3×105欧姆，求电路的输出电流及输出电阻？公式6-422021/9/7衬底调制效应若Ir=50微安、VGS2=1V、μn2Cox2=μn3Cox3=2×10-5A/V2、衬底调制系数r

8、=0.27V1/2，2Φ