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电子科技大学实验报告二、实验项目名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真三、实验地点：211大楼606房间四、实验学时：4五、实验目的：（1）综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路版图设计，掌握基本的IC版图布局布线技巧。
（2）学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行版图的的设计与验证六、实验原理：IC设计一般规则：①根据用途要求，确定系统总体方案②根据电路的指标和工作条件，确定电路结构与类型，然后通过模拟计算，决定电路中各器件的参数（包括电参数、几何参数等），EDA软件进行模拟仿真。
③根据电路特点选择适当的工艺，再按电路中各器件的参数要求，确定满足这些参数的工艺参数、工艺流程和工艺条件。
④按电路设计和确定的工艺流程，把电路中有源器件、阻容元件及互连以一定的规则布置在硅片上，绘制出相互套合的版图，以供制作各次光刻掩模版用。
⑤生成PG带制作掩模版⑥工艺流片⑦测试，划片封装实验模拟基于Cadence 平台的电路设计与仿真七、实验内容：1、UNIX操作系统常用命令的使用，Cadence EDA仿真环境的调用。
2、设计一个运算放大器电路，要求其增益大于60dB, 相位裕度大于45º，功耗小于10mW。
3、根据设计指标要求，选取、确定适合的电路结构，并进行计算分析。
4、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析、建立时间小信号特性和压摆率大信号分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。
5、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。
6、整理仿真数据与曲线图表，撰写并提交实验报告。
八、实验仪器与器材（1）工作站或微机终端一台（2）EDA仿真软件 1套九、实验结果：1、根据实验指导书熟悉UNIX操作系统常用命令的使用，掌握Cadence EDA仿真环境的调用。
2、根据设计指标要求，设计出如下图所示的电路结构。
并进行计算分析，确定其中各器件的参数。
实验报告课程名称：集成电路原理实验名称：模拟集成电路版图设计与验证小组成员：实验地点：科技实验大楼606实验时间：2017年6月19日2017年6月19日微电子与固体电子学院一、实验名称：模拟集成电路版图设计与验证二、实验学时：4三、实验原理1、电路设计与仿真实验2内容，根据电路的指标和工作条件，然后通过模拟计算，决定电路中各器件的参数（包括电参数、几何参数等），EDA软件进行模拟仿真。
2、工艺设计根据电路特点结合所给的工艺，再按电路中各器件的参数要求，确定满足这些参数的工艺参数、工艺流程和工艺条件。
3、版图设计按电路设计和确定的工艺流程，把电路中有源器件、阻容元件及互连以一定的规则布置在Candence下的版图编辑器内。
并优化版图结构。
四、实验目的本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。
其目的在于：1、根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路版图设计，掌握基本的IC版图布局布线技巧。
2、学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行版图的的设计与验证。
通过该实验，使学生掌握CMOS模拟IC版图设计的流程，加深对课程知识的感性认识，增强学生的设计与综合分析能力。
五、实验内容1、UNIX操作系统常用命令的使用，Cadence EDA仿真环境的调用。
2、根据实验2所得参数，自主完成版图设计，并掌握布局布线的基本技巧。
3、整理版图生成文件，总结、撰写并提交实验报告。
六、实验仪器设备（1）工作站或微机终端一台（2）EDA仿真软件1套七、实验步骤1、根据实验指导书掌握Cadence EDA仿真环境的调用。
熟悉版图编辑器Layout Editor的使用。
了解基本的布局布线方法及元器件的画法。
2、根据实验2所计算验证的两级共源CMOS运放的元器件参数如表1所示，在版图设计器里画出相应的元器件，对V+、V-、V out、V DD、GND的压焊点位置合理化放置，通过金属画线将各个元器件按实验2的电路图合理连接，避免跳线。
实验报告一、实验名称：集成电路版图识别与提取二、实验学时：4三、实验原理本实验重点放在版图识别、电路拓扑提取、电路功能分析三大模块，1、仔细观察芯片图形总体的布局布线，找出电源线、地线、输入端、输出端及其对应的压焊点。
2、判定此IC采用P阱还是N阱工艺；进行版图中元器件的辨认，要求分出MOS管、多晶硅电阻和MOS电容。
3、根据以上的判别依据，提取芯片上图形所表示的电路连接拓扑结构；复查，加以修正；完成电路的提取，并分析电路功能，应用Visio 或Cadence等软件对电路进行复原。
六、实验仪器设备（1）工作站或微机终端 1台（2）芯片显微图片 1张图11、观察芯片布局明确V DD、GND、V in1、V in2、V out、Test的压焊点。
2、根据V DD连接的有源区可以判断为PMOS管，根据比较环数推测出此IC采用了P阱工艺。
3、确定P阱工艺后，从输入端开始逐一对元器件及其连线进行辨认。
从输入端出来，直接看到在输入压焊点到输入管之间有一段多晶硅，但又无连线的“交叉”出现，排除了“过桥”的可能，初步判断为电阻，再根据其后的二极管可以判定为是与二极管组成保护电路最终与输入管相接，可断定是输入端起限流作用的电阻。
其中绿色圈标识有大片的多晶硅覆盖扩散区的区域判断为MOS电容。
图22、可见，实验图片为一个采用CMOS P阱工艺制造的放大器电路，该电路为典型的差分放大输入级。
由电路图可以看出，器件连接方式正确，逻辑上能完成确定的功能，说明提取结果是正确的。
3、整个实验过程是对IC逆向设计的尝试，IC逆向设计是IC设计的一条关键技术之一，一方面可借鉴并消化吸收先进、富有创意的版图步提取；由将二者提取的电路结合所学知识修改、完善，并最终确定电路；由用Cadence 软件搭建出所提取的电路，并完善布局；最后，由二者共同完成该实验报告。
报告评分：指导教师签字：。
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 。
电子科大集成电路原理实验报告-CMOS模拟集成电路设计与仿真标准实验报告电子科技大学微电子与固体电子学院集成电路原理与设计CMOS模拟集成电路设计与仿真电子科技大学实验报告实验地点：211楼606 实验时间：2014.6.7一、实验室名称：微电子技术实验室二、实验项目名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真三、实验学时：4四、实验原理参照实验指导书。
五、实验目的本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。
其目的在于：根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路设计，掌握基本的IC设计技巧。
学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行电路的模拟仿真。
六、实验内容1、UNIX操作系统常用命令的使用，Cadence EDA仿真环境的调用。
2、设计一个运算放大器电路，要求其增益大于40dB, 相位裕度大于60?，功耗小于10mW。
3、根据设计指标要求，选取、确定适合的电路结构，并进行计算分析。
4、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析、建立时间小信号特性和压摆率大信号分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。
5、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。
6、整理仿真数据与曲线图表，撰写并提交实验报告。
七、实验仪器设备（1）工作站或微机终端一台（2）局域网2（3）EDA仿真软件 1套八、实验步骤1、根据实验指导书熟悉UNIX操作系统常用命令的使用，掌握Cadence EDA仿真环境的调用。
2、根据设计指标要求，设计出如下图所示的电路结构。
并进行计算分析，确定其中各器件的参数。
3、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。
4、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。
具体计算步骤如下：（参见模拟CMOS集成电路设计）1. 通过额定功耗和片外电容C计算偏置电路电流以及流进M6，M8电流，再通过相关试验得到相关pmos，nmos的Vth和k和λ，得到m6，m8，m9宽长比并计算密勒电容Cc2. 通过cmr计算m4和m0的宽长比3. 通过GB和Cc求出m2和m5宽长比4. 由m6，m8的Ids电流计算m7宽长比5. 进行电路仿真，观察电路是否符合各方面要求。
实验报告课程名称：集成电路原理实验名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真一、实验名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真二、实验学时：4三、实验原理1、转换速率（SR）：也称压摆率，单位是V/μs。
运放接成闭环条件下，将一个阶跃信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得运放的输出上升速率。
2、开环增益：当放大器中没有加入负反馈电路时的放大增益称为开环增益。
3、增益带宽积：放大器带宽和带宽增益的乘积，即运放增益下降为1时所对应的频率。
4、相位裕度：使得增益降为1时对应的频率点的相位与-180相位的差值。
5、输入共模范围：在差分放大电路中，二个输入端所加的是大小相等，极性相同的输入信号叫共模信号，此信号的范围叫共模输入信号范围。
6、输出电压摆幅：一般指输出电压最大值和最小值的差。
图1两级共源CMOS运放电路图实验所用原理图如图1所示。
图中有多个电流镜结构，M1、M2构成源耦合对，做差分输入；M3、M4构成电流镜做M1、M2的有源负载；M5、M8构成电流镜提供恒流源；M8、M9为偏置电路提供偏置。
M6、M7为二级放大电路，Cc为引入的米勒补偿电容。
其中主要技术指标与电路的电气参数及几何尺寸的关系：转换速率：SR=I5I I第一级增益：I I1=−I I2I II2+I II4=−2I I1I5(I2+I3)第二级增益：I I2=−I I6I II6+I II7=−2I I6I6(I6+I7)单位增益带宽：GB=I I2I I输出级极点：I2=−I I6I I零点：I1=I I6I I正CMR：I II,III=I II−√I5I3−|I Iℎ3|(III)+I Iℎ1,III负CMR：I II,III=√I5I1+III5,饱和+I Iℎ1,III+I II饱和电压：I II,饱和=√2I III功耗：I IIII=(I8+I5+I7)(I II+I II)四、实验目的本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。
北京邮电大学实验报告实验题目：cmos模拟集成电路实验姓名：何明枢班级：2013211207班内序号：19学号：2013211007指导老师：韩可日期：2016 年 1 月16 日星期六北京邮电大学电子工程学院2013211207班何明枢CMOS模拟集成电路与设计实验报告目录实验一:共源级放大器性能分析 (1)一、实验目的 (1)二、实验内容 (1)三、实验结果 (1)四、实验结果分析 (3)实验二:差分放大器设计 (4)一、实验目的 (4)二、实验要求 (4)三、实验原理 (4)四、实验结果 (5)五、思考题 (6)实验三：电流源负载差分放大器设计 (7)一、实验目的 (7)二、实验内容 (7)三、差分放大器的设计方法 (7)四、实验原理 (7)五、实验结果 (9)六、实验分析 (10)实验五：共源共栅电流镜设计 (11)一、实验目的 (11)二、实验题目及要求 (11)三、实验内容 (11)四、实验原理 (11)五、实验结果 (15)六、电路工作状态分析 (15)实验六：两级运算放大器设计 (17)一、实验目的 (17)二、实验要求 (17)三、实验内容 (17)四、实验原理 (21)五、实验结果 (23)六、思考题 (24)七、实验结果分析 (24)实验总结与体会 (26)一、实验中遇到的的问题 (26)二、实验体会 (26)三、对课程的一些建议 (27)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、实验内容1、启动synopsys，建立库及Cellview文件。
2、输入共源级放大器电路图。
实验报告课程名称：集成电路原理实验名称： CMOS模拟集成电路设计与仿真小组成员：实验地点：科技实验大楼606 实验时间： 2017年6月12日2017年6月12日微电子与固体电子学院一、实验名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真二、实验学时：4三、实验原理1、转换速率（SR）：也称压摆率，单位是V/μs。
运放接成闭环条件下，将一个阶跃信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得运放的输出上升速率。
2、开环增益：当放大器中没有加入负反馈电路时的放大增益称为开环增益。
3、增益带宽积：放大器带宽和带宽增益的乘积，即运放增益下降为1时所对应的频率。
4、相位裕度：使得增益降为1时对应的频率点的相位与-180相位的差值。
5、输入共模范围：在差分放大电路中，二个输入端所加的是大小相等，极性相同的输入信号叫共模信号，此信号的范围叫共模输入信号范围。
6、输出电压摆幅：一般指输出电压最大值和最小值的差。
图 1两级共源CMOS运放电路图实验所用原理图如图1所示。
图中有多个电流镜结构，M1、M2构成源耦合对，做差分输入；M3、M4构成电流镜做M1、M2的有源负载；M5、M8构成电流镜提供恒流源；M8、M9为偏置电路提供偏置。
M6、M7为二级放大电路，Cc为引入的米勒补偿电容。
其中主要技术指标与电路的电气参数及几何尺寸的关系：转换速率：SR=I5I I第一级增益：I I1=−I I2I II2+I II4=−2I I1I5(I2+I3)第二级增益：I I2=−I I6I II6+I II7=−2I I6I6(I6+I7)单位增益带宽：GB=I I2I I输出级极点：I2=−I I6I I零点：I1=I I6I I正CMR：I II,III=I II−√5I3−|I II3|(III)+I II1,III负CMR：I II,III=√I5I1+III5,饱和+I II1,III+I II饱和电压：III,饱和=√2I III功耗：I IIII=(I8+I5+I7)(I II+I II)四、实验目的本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。
其目的在于：根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路设计，掌握基本的IC设计技巧。
学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行电路的模拟仿真。
五、实验内容1、根据设计指标要求，针对CMOS两级共源运放结构，分析计算各器件尺寸。
2、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC和瞬态Trans分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法与仿真结果的查看方法。
3、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。
4、整理仿真数据与曲线图表，撰写并提交实验报告。
5、运放指标要求：•驱动负载电容C L为；•开环增益Av≥65dB；•增益带宽积GB≥60MHz；•转换速率SR≥20V/μs；•输入共模范围到；•输出电压摆幅大于；•相位裕度45°≤PM≤75°。
六、实验仪器设备（1）工作站或微机终端一台（2）EDA仿真软件 1套七、实验步骤1、参数计算：由umc18工艺得对应的一些基本参数：V thn =，Vthp=，un=341，up=81，tox=7e-9，Lmin=，通过计算得出参数：K n =，Kp=4e-5（1）计算最小补偿电容Cc根据指标要求，在此预设相位裕度为60°，则由零点Z1和第二极点P2对补偿电容的要求，得：（P2>）I I>2.210?I I=2.210×1.5=0.33II保守做法，取Cc为。
（2）由SR、Cc求出偏置电流I5：I5=I I?II=0.5×10−12×20×106=10II此为最小I5，取I5=20uA。
（3）用CMR计算(W/L)3:(II)3=2I3I3[I II−I II,III−|I II3|III+I II1,III]2=20×10−64×10−5×(3.3−2.8−0.72+0.59)2 =（4）由GB、CC 求出gm1、gm2I I1=II?I I=2I×60×106×0.5×10−12=188.5II(II)1=(II)2=I I12I1?I5=(188.5)2168×20=10.57（5）计算(W/L)6I I6=2.2?I I2?I II I=2.2?(188.5×10−6)?1.50.5=1244.1III I4=√2I II?I?II II=54II(II)6=(II)4I I6I I4=3.65×1244.154=84.1I6=I I622?I6?(II)6=(1244.1×10−6)22×4×10−5×84.1=230II（6）计算(W/L)7(II)7=(II)5?I6I5=(II)5?23020=11.5(II)5（7）剩余参数的确定M9和M8构成偏置电路给M5提供栅压，M8和M5又构成电流镜，由于M5工作在饱和区间，所以由经验取(W/L)9=，(W/L)8=10。
（8）利用计算所得参数对电路进行仿真，根据仿真结果再进行细调参数。
根据实验原理和设计指标要求，最终各个元器件的参数如表1所示；Candence下电路图如图2所示。
表 1 运放各器件版图参数器件W（μm）L（μm）M1402M2402M31M41M56M660M744M85M91C LCc图 2两级运放电路图2 共模输入范围ICMR仿真对输入信号在0~V DD范围内进行DC分析，测试输出电压能够跟随输入电压的的范围，即为运放的共模输入范围。
测得的V out随输入的变化波形如图3，从图中可知ICMR 在到之间的情况下，运放都能工作。
满足设计指标要求。
图 3共模输入范围曲线3 输出摆幅仿真输出摆幅的测试方法在0~V范围内，对电路进行DC分析。
观察V o点波形，测试DD输出电压的线性跟踪范围，即为输出动态范围。
测得的V out随输入的变化波形如图4所示，可以从图中看到输出摆幅约在0 V到3V之间。
大于，满足设计要求。
图 4输出摆幅曲线4 Av和GB及相位裕度仿真进行AC分析，取两个输入正弦信号V+和V-的直流偏置为，AC magnitude为1V，Amplitude为，Frequency为100Hz，相位差180°。
测得的输出V out的AC 20dB波形如图5所示，可知低频（小于200Hz）增益Av=＞65dB，GB=＞60MHz满足要求。
可以看出在处（0dB带宽处）的相位裕度为°，满足设计要求45°≤PM≤75°。
图 5幅频相频特性曲线5 转换速率SR的测试建立时间是表示大信号工作时运放性能的一个重要参数，输入阶跃大信号，输出电压从开始响应到稳定值为止的时间。
稳定值的误差范围一般为%Vout，建立时间既反映了运放的转换速率，又表征了其阻尼特性。
仿真建立时间需要进行TRAN分析，测得的波形如图6所示，可以看到在70ns内完成了的建立，所以SR= = μs > 20V/μs，满足设计要求。
图 6转换速率曲线八、实验数据及结果分析1、通过本次实验掌握了UNIX操作系统常用命令的使用，Cadence EDA仿真环境的调用。
达到了实验目的。
2、根据设计指标要求，设计两级共源CMOS运算放大器，并进行了参数优化，最终增益、带宽、相位裕度满足要求（见图5），3、实验过程中，通过理论值到实际值的过程，清楚了运放中各个管对整个运放功能的影响。
随着运算放大器的功能在个人通信和数据处理尤其是笔记本电脑、移动通信等便携式设备中扮演着越来越重要的角色，所以本次对于运放设计的实验有着重要的学习应用价值。
九、实验心得与体会通过这次实验，首先促使了自己更加深入地学习Cadence的相关使用方法，学会了如何使用Cadence较为娴熟地构造电路，然后结合自己所学知识，计算出电路中各个元器件的相关理论参数；然后在Cadence中对电路进行仿真，通过合理调整各个元器件的相关参数，使得仿真结果满足要求。
虽然这个过程较为漫长和枯燥，但是让自己明白了电路中一个小小参数的变化也能对整个电路产生较大的影响，也让自己明白了理论与实践结合的重要性和必要性。
在修改器件相关参数，进行各种仿真，得到需要的仿真结果，这时方知要成为一名科研工作者所需付出的辛勤努力。
在整个实验中的收获，为我们在未来的科研学习、工作打下了良好的实践基础。
十、实验分工由搭建初始电路，听讲老师相关讲解；由二人各自计算电路的相关参数，然后对比、总结，确定初始的电路参数；由调整电路参数以得到指定的电路功能；由最终微调电路参数，得到指定的仿真结果；由二者共同完成该实验报告。
报告评分：指导教师签字：。
