模拟IC模块设计

模拟IC设计知识分享(1)最近刚好要考AAIC了，于是就想着怎么把考试的知识点总结起来分成章节。

本来想画成思维导图，但一是很多公式很多图，二是知识点间相互都有联系，也着实不太好具象化。

模拟电路就是折中的艺术，硬要画成放射状也是有点难为我了。

不如就写成文章，不仅能帮助我learning by teaching，说不定也能造福点后人。

MOS管作为模拟IC的基础组成部分，掌握MOS的各项特性是重中之重。

但由于MOS管其实是一个特性非常复杂，且无法用一个简单模型做出概括的非线性器件，我们也有必要对其进行一定的简化。

我们首先介绍MOS的基本结构和简化模型。

一、MOS管三维结构MOS管符号[1]典型的NMOS拥有四个端口，分别是栅极(gate)，源极(source)，漏极(drain)和衬底(body/bulk)。

MOS管是一种将电压转化为电流的器件，可以简单理解为一个压控电流源，以栅极和源极间的电压控制流过漏极和源极的电流。

根据各个端口间电压的不同，MOS管还可以分为三个工作区域，分别为截止区(cut-off region)，线性区/三极管区(triode region)和饱和区(saturation region)。

我们可能已经了解MOS管可以用作开关，也可以对信号进行放大。

当MOS管用作开关时，它就工作在线性区；而当用作放大器时，它需要工作在饱和区。

在进一步分析每个工作区域的特性和条件之前，我们首先把这个抽象模型和实际世界的MOS管这一半导体器件对应起来。

NMOS管三维结构[2]上图所示是一个NMOS的结构图。

器件制作在p型衬底(substrate)上，两个n离子掺杂区形成源极和漏极，并通过金属引出。

早期MOS管的栅极由金属层制成(如图，这也是MOSFET名字中第一个M-Metal的由来)，但现今大部分的MOS 管采用多晶硅(poly)来制作栅极，而名字却没有随之修改。

当然多晶硅和金属制作栅极各有利弊，还请详见半导体物理一书。

模拟IC常用模块1. 引言集成电路（Integrated Circuit，IC）是现代电子技术中的核心组成部分，它将多个电子元件集成在一个芯片上，实现了电子设备的微小化、高性能化和低功耗化。

在IC的设计和制造过程中，常常需要使用一些常用模块来辅助实现特定的功能。

本文将介绍一些常见的模拟IC常用模块，包括放大器、滤波器、比较器和参考电压源等。

2. 放大器放大器是一种将输入信号放大的电路模块，常用于信号处理和放大器件的设计中。

常见的放大器包括运放（Operational Amplifier，Op-Amp）和差分放大器等。

2.1 运放运放是一种具有高增益和高输入阻抗的放大器。

它通常由差分放大器、级联放大器和输出级组成。

运放的输入阻抗很高，输出阻抗很低，因此可以提供高增益和低失真的放大功能。

运放常常用于放大微弱信号、构建滤波器和比较器等应用中。

2.2 差分放大器差分放大器是一种由两个输入端和一个输出端组成的放大器。

它可以将两个输入信号的差值放大，并输出一个放大后的差分信号。

差分放大器常用于抑制共模干扰、进行差分信号的放大和滤波等应用中。

3. 滤波器滤波器是一种用于滤除或放大特定频率信号的电路模块。

常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

3.1 低通滤波器低通滤波器可以通过滤除高频信号而传递低频信号。

它常用于音频信号处理和数据通信等领域，例如音频放大器和低通滤波器。

3.2 高通滤波器高通滤波器可以通过滤除低频信号而传递高频信号。

它常用于音频信号处理和无线通信等领域，例如音频放大器和高通滤波器。

3.3 带通滤波器带通滤波器可以通过滤除低频和高频信号而传递中间频率的信号。

它常用于频率选择性放大和通信系统中的频率选择器等应用。

3.4 带阻滤波器带阻滤波器可以通过滤除特定频率范围内的信号而传递其他频率的信号。

它常用于干扰抑制和频率选择性衰减等应用，例如陷波器和陷波滤波器。

4. 比较器比较器是一种用于比较两个输入信号大小的电路模块。

模拟IC设计-我的成长经历我想讲讲自己的成长历程，主要是技术能力是怎么提升的。

先简单介绍一下。

本人一直从事audio dac/adc的，也就是sigma delta dac/adc，在audio中，dac远比adc重要，所以重点还是在dac上。

目前dac的水平是做到了100多个db的动态范围，关键在于功耗很低面积很小，是在公司原来70多个db的基础上，不仅将性能做到了100多个db，还将功耗面积都大大减少了，性能功耗面积全面超出了国外知名的IP供应商。

你买mp3之类的东西，你说是播放重要还是录音重要呢？所以dac比adc重要。

我不是什么大牛，只不过有点心得感悟，拿出来分享而已。

写得不好，见笑了。

在学校的时候我一直想做个程序设计师，自己摸索编程（编称对一个模拟电路设计工程师来说是很重要的，后面会提到），毕业后却成了模拟电路设计师。

实际的我的专业不是计算机也不是微电子。

刚进公司时实际上只懂得一点点带隙基准的设计，实际上连ac/tran仿真都没有弄明白，还不知道电路一定要经过tran仿真，密勒补偿也不知道是什么意思。

现在回想起来笑死人了。

刚分给项目组时，主管在忙项目，刚好项目遇到瓶颈，他又不喜欢带人，觉得我又用不上，干脆就分给我一个课题：研究一下classd吧，现在挺火的，研究好了你就是专家了，公司没有人研究过。

于是我就开始了长达半年多的放羊式的工作生涯，大部分的基础都是在这个时候建立的。

在这些时间内我干吗呢？看看拉扎维，gray的书，发现跟classd也没什么关系阿，在网上找paper，看了将近100多篇，还是没有头绪，毕竟paper中的垃圾太多了，找出真正好的paper不容易。

后来终于找到TI的一篇classd论文，讲得很好，于是试着做电路，并且开始仿真。

后面我将讲一些自己感觉对学习模拟电路真正有用的方法。

说的没错，机遇还是很重要的，重要的是自己善于把握机遇。

人生就这样，什么时间段就做什么事情，如果把握不住，以后就再没有这么好的时光了，珍惜现在非常重要。

北京理工大学珠海学院课程设计说明书题目: 模拟IC课程设计学院：信息学院专业班级： 11电子科学与技术班学号：学生姓名：指导教师：2014年 1月1日北京理工大学珠海学院课程设计任务书2013 ～2014 学年第 1 学期学生姓名：专业班级： 11电班指导教师：工作部门：信息学院一、课程设计题目模拟IC课程设计二、课程设计内容1、了解模拟电路仿真工具Hspice的使用，会编写电路的网表文件，并用hspice对其进行仿真分析。

2、掌握模拟电路设计工具virtuoso使用，能够绘制基本电路单元的版图。

三、进度安排1. Hspice使用介绍及上机操作；2天2．Composer使用介绍及上机操作；7天3．答辩验收；1天四、基本要求1．通过实训使学生了解掌握电路仿真软件Hspice的使用。

2．了解掌握模拟电路版图绘制工具Virtuoso的使用流程。

教研室主任签名：鄢永明2013年 01月 04日目录正文一．HSPICE软件介绍 (1)二．HSPICE软件的应用 (1)1.HSPICE软件工具界面 (1)2.HSPICE的简单应用——反相器网表 (2)3.仿真结果 (2)Cadence—版图设计与仿真一．Cadence的简介 (3)二．Cadence的应用 (3)1.实验内容 (3)2.实验过程 (3)3.实验结果 (5)（1）反相器原理图 (5)（2）反相器仿真图 (5)（3）反相器DC仿真结果 (5)（4）反相器版图 (6)三．RDC验证 (6)四．LVS验证 (7)拓展实验——CMOS运算放大器的仿真一．实验原理图 (8)二．运算放大器仿真图 (9)三．DC仿真结果 (11)实验总结 (12)参考文献 (13)正文一．HSPICE软件介绍随着微电子技术的迅速发展以及集成电路规模不断提高，对电路性能的设计要求越来越严格，这势必对用于大规模集成电路设计的EDA 工具提出越来越高的要求。

自1972 年美国加利福尼亚大学伯克利分校电机工程和计算机科学系开发的用于集成电路性能分析的电路模拟程序SPICE（Simulation Program with IC Emphasis）诞生以来，为适应现代微电子工业的发展，各种用于集成电路设计的电路模拟分析工具不断涌现。

IC模拟电路设计工程师岗位职责
IC模拟电路设计工程师是一个较高级别的职位，主要负责模拟电路设计、模拟电路仿真、PCB布局、测试等多个方面的工作，具体职责如下：
1. 负责模拟电路设计：负责模拟电路方案设计，包括模拟电路的选型、电路原理图设计、电路分析等，确保电路设计符合客户的要求，同时有高可靠性和高品质。

2. 负责模拟电路仿真：负责模拟电路仿真，使用常见的仿真软件，如SPICE、PSpice等，对电路进行分析和测试，发现问题及时调整和优化，确保电路的可靠性、性能和稳定性。

3. PCB布局设计：负责进行PCB布局设计，按照电路原理图的要求和经验进行布局，设计复杂的高密度、多层PCB布局，并解决布局中的各种问题，如EMC、ESD、SI等。

4. 负责电路测试：利用各种电子测试设备对设计出的电路进行测试，包括调试、测试、验收等，确保实现预期的性能指标，解决测试中出现的问题，并完善相关测试文档。

5. 解决问题：及时发现电路中的问题并制定解决方案，更改或优化电路设计，确保符合客户需求，并提供技术支持给客户。

6. 参与产品开发：参与产品开发，协助其他部门完成研发项目，参与芯片设计、系统架构、软件设计等工作。

7. 文档编写：根据工作的需要，编写设计、开发、测试等相关文档，确保流程的规范与质量。

8. 技术创新：关注最新技术动向，持续学习和研究新技术，
能够不断推进开发进程，提出新的解决方案，实现技术创新，提高
团队水平。

总之，IC模拟电路设计工程师需要具备深厚的模拟电路理论知识，熟练的设计制图能力，较强的技术沟通与协调能力，以及高度
的责任感和团队精神，为公司的产品研发和创新发挥着重要的作用。

工程师谈模拟IC设计，这四个部分必须掌握操作系统众所周知，模拟电路难学，以最普遍的晶体管来说，我们分析它的时候必须首先分析直流偏置，其次在分析交流输出电压。

可以说，确定工作点就是一项相当麻烦的工作（实际中来说），晶体管的参数多、参数的离散性也较大。

但值得我们注意的是，模拟电路构建了电子行业的基础，至今为止，电子技术已经发展到如此高的水平。

但如果我们观察各种电子电路的发展，我们会发现：几乎所有的电子技术都离不开放大技术。

即使是数字芯片内部，其基本单元都是互补型源极接地放大电路。

模拟电子技术的重要性时不我待。

模拟电路再怎么说，关键的是多学多做，做出片子就自然懂得哪些知识点需要掌握了。

这里就主要谈谈学习模拟电路要求的四个知识部分，要成为模拟电路的设计者，我们必须掌握其最基本的以下四个组成部分：（1）晶体管元件的设计它是指半导体工程学方面的知识，任何设计的IC芯片都将最终回归于它，一般都是从薛定谔波动方程式开始引出的（比较复杂），但与实际具体设计电路直接联系不大，而我们又不能缺少这部分，是理论基础。

（2）晶体管电路的设计要从事模拟电路设计事实上必须掌握晶体管电路的基本知识，推荐一边学习一边实验、仿真，PSPICE之类的都可以，通一个就行，同时要注意多想多动手。

时间长了自然能掌握晶体管电路的设计技术，这里面的学习，我们就开始掌握经验。

晶体管、FET是构建整个电路的基础，这里学通了，诸多IC的原理图就很直观了。

（3）功能模块的设计功能模块主要以各种各样的运放为基础，包括AD、DA、PLL、稳压源等等，它们都主要是由晶体管构成的，功能模块设计工程中都会将元器件适当的理想化。

这部分的学习是十分重要的。

一般都是从这里开始学习模拟电路，这部分相对来说比较易懂，也是模拟电路学习的切入点。

（4）系统设计这部分就需要相当的高度，需要虑方方面面。

其实，说实在的，真正做过一两块片子就差不多能通大半部分。

关键是试验、动手。

模拟电路的境界复旦攻读微电子专业模拟芯片设计方向研究生开始到现在五年工作经验，已经整整八年了，其间聆听过很多国内外专家的指点。

IC模拟版图课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解IC版图的基本概念，掌握版图设计的基本原理。

2. 学生能够运用所学知识，进行简单的IC模拟版图设计。

3. 学生了解版图中常见的电路元件及其符号，掌握其连接方式和布局规则。

技能目标：1. 学生能够运用专业软件进行IC模拟版图的设计与绘制。

2. 学生掌握版图设计中常见的调试方法，具备分析和解决问题的能力。

3. 学生通过实际操作，提高团队协作能力和沟通能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子科技的兴趣，增强对IC行业的认知。

2. 学生在实践过程中，树立正确的工程观念，注重细节，追求精益求精。

3. 学生通过课程学习，培养良好的学习习惯和团队合作精神。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学，使学生能够将所学知识应用于实际操作中。

学生特点：学生具备一定的电子基础知识，对IC设计有一定了解，但对版图设计较为陌生。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，以学生为中心，引导他们主动探究、积极实践，提高学生的动手能力和创新能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，提供有针对性的指导。

通过课程学习，使学生达到上述设定的知识、技能和情感态度价值观目标。

二、教学内容1. 版图设计基础理论：- 版图基本概念、版图设计流程及规范。

- 版图中常见的电路元件、符号及其连接方式。

- 版图布局规则及注意事项。

2. 版图设计实践操作：- 使用专业软件进行版图设计的基本操作。

- 简单IC模拟版图的设计与绘制。

- 版图设计中常见问题的调试与解决。

3. 教学案例分析：- 分析典型IC模拟版图案例，了解版图设计的实际应用。

- 学习优秀版图设计技巧，提高自身设计水平。

教学内容安排与进度：第一周：版图设计基础理论、软件操作介绍。

第二周：版图中常见电路元件及其连接方式、布局规则。

第三周：实际操作练习，进行简单IC模拟版图设计。

第四周：版图设计案例分析，总结经验，提高设计能力。

教材章节及内容：第一章：版图设计基础1.1 版图基本概念1.2 版图设计流程及规范1.3 版图中常见的电路元件及符号第二章：版图设计实践2.1 专业软件操作2.2 简单IC模拟版图设计2.3 版图调试与问题解决第三章：教学案例分析3.1 典型IC模拟版图案例3.2 优秀版图设计技巧教学内容确保科学性和系统性，结合实际教学需求，注重理论与实践相结合，使学生能够循序渐进地掌握版图设计相关知识。

一、传说中的模拟电路设计四大名著模拟电路设计在我看来是微电子领域一个集基础理论知识和创造性于一身的绝学。

就像一盘棋，别人给你准备好了棋子，如何摆出千变万化的阵势完全在于你的功力和才能。

如今的模电设计已经处在这样的层面，完备的仿真计算工具将设计者从繁琐的数据运算中解放出来。

只要你有足够的理论基底和创造性，配以对信号处理的理解和公式推算的驾驭能力，一个个完美的设计方案就会应运而生。

传说，模拟电路设计有四大名著，分别出自Berkeley的P.R.GRAY, GIT的Phillip E. Allen, UCLA的Behzad Razavi，以及Toronto的David Johns。

而其中，P.R.GRAY的著作堪称该领域的Bible。

耶和华的圣经只有一部，模电的圣经却不止Razavi一本。

要说模电的书，那可真是遍地都是，经典的也不在少数。

但个人以为，最好的有2本。

第一当然是Razavi的Design of Analog CMOS Integrated Circuits, 完美的cmos入门教材。

Berkeley的Analysis and design of analog integrated circuits很多人都评价要超过Razavi。

但是里面bipolar和CMOS并行，看得太累，至今也没完整读过。

第二本是最近才发现的，就是Willy Sansen的Analog Design Essentials。

觉得这本书的思想很多独辟蹊径，公式推理少，偏重理解，很有启发性，涵盖范围又广。

1. P.R.Gray的书这本书被业界誉为模拟IC的Bible，盛名之下，必无虚士。

现在已经出到第四版，作者无一例外是业界大牛，该书论述严谨，思路清晰，对电路分析透彻，定义严格明确，无愧Bible之名。

作为一个初学者，这是必读的一本书，虽然有中译本，但是建议去看英文原版，因为翻译实在不是太好。

该书对基本电路的分析细致深刻，但是个人觉得它写的最为引人入胜的是反馈和补偿两章，讲的很透，还有噪声一章也是几本书中讲得最详细的，对英文比较好的初学者，建议读这本书。

1、开机后，修改系统时间为当前时间。

2、启动虚拟机程序3、进入虚拟机主界面，选择file——open4、找到cadence径向文件5、单击如图按钮6、进入如下图界面，同时按下ctrl，Alt和回车键，全屏显示，用户名：jcdl或lxb 密码：1234567、输入用户名和密码，回车后，进入以下界面。

8、在桌面右键，选择第一个选项open terminal，启动命令行格式9、cd回车，确保最根目录下，输入icfb回车10、启动cadence，选择tools——library manager11、进入下图界面12、新建一个库。

13、取名：new，然后点击ok按钮14、选择第二项，Attach to a existing techfile，然后点击ok按钮。

15、在Technology Library中选择csmc05v2,然后点击ok按钮。

16、选中新建的库new。

17、在new中建新的cell。

18、给新的cell取名123，点击ok。

19、出现绘制电路原理图窗口，点击一个按钮，chech and save，然后关闭20、在cell和view中分别显示刚刚建好的cell，以及电路原理图。

21、在选中new的情况下，再重复16的操作。

22、在cell name中，要取相同的名字。

23、出现undefines pacdets对话框，点yes.24、出现版图输入界面，点击第一个save按钮，然后关闭。

25、返回桌面，双击jcdl’s home文件夹——进入lianxi文件夹，将其中的dracula文件夹和display.drf文件拷贝到new文件下。

26、除了命令行窗口，将所有其它窗口均关闭。

27、进入到新库new中，然后启动cadence。

28、在tools中选择library manager.29、在出现的窗口中选择new——123——layout或schematic，就可以进行版图和电路原理图的输入和编辑了。

模拟IC设计真的很难学吗？模拟IC设计是否很难学？从EETOP BBS找到一篇帖子，网友吐槽认为模拟这条路真不好走，让我们看一下各网友的解惑。

1我觉得做模拟设计要留有余地，和paper不一样。

产品是要量产的，必须保证没事，必须考虑与其他模块的关系。

如果一个电路实在做不到，不要勉强，勉强的话，失败的概率就会大。

比如，在条件基本一致的情况下，你做到了80M，paper做到了100M，都可以接受。

因为你的这个80M是可以量产的，paper的100M不行。

Paper许多不需要考虑那么多，管好一个模块就好，对其他模块的要求有时候实在太过分。

因为对于paper来说，性能比别人好就行，有些Paper甚至是错的，审核过程中也并没有发现。

有些paper用个45nm就说自己比别人0.13um的做的好。

不少paper都按照一个格式，先把现有的东西数落一番，有时候甚至是无中生有，一般可以再introduction可以找到，然后，再掩盖自己设计的缺点，只描述优点。

2说明你还没入门，你说的这些东西就好比小孩学走路，基本功，离运动健将还元呢。

3我在门口徘徊，不知道走数字还是模拟，打心底不太喜欢数字，不过模拟有那么难又不好找工作现在。

45年不算多!能獨力作業,從spec到最後的電路, 兼顧電路性能,量產良率與易測試性的考量還要能在layout上,在不影響性能與量率下,爭取最小. 少說也要6~7年!這條路很漫長.5回复#4：好像不需要那么长时间，一般phD就5年。

phD出来已经很强了。

良率之类的更多是教会你模拟corner，monte carlo，一般设计的时候自己稍微照顾下也可以了。

版图上，也就common centroid等，剩下的就是floor planning，floor planning这个不是经验的问题，当然高频率的版图另说。

然后结合理论，设计，版图。

理论学1个月，设计2个月，版图4个月，也就半年多，肯定可以做成一块。