CMOS数模混合电路

cmos电路原理CMOS电路原理概述：CMOS是意译自“互补金属氧化物半导体”（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）。

CMOS电路是目前广泛应用的集成电路之一，其特点是功耗小、噪声低、集成度高、抗干扰能力强且适用于各行各业的电子设备中。

相对其他电路而言，CMOS电路技术在集成度、功耗、速度和可靠性等方面有着巨大的优势。

CMOS电路结构：CMOS电路的结构是由P型和N型的金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）组成的。

在晶圆制造过程中，将P型材料和N型材料穿插在一起刻出不同的现象形成电路，分别控制电路的导通和断开，从而实现电路基本功能。

CMOS电路原理：CMOS电路的原理是利用场效应管P、N型控制中的特性对电路的导通与断开进行控制，从而实现电路的简单控制。

CMOS电路中，NMOS管和PMOS管分别用于逻辑电路中的低电平和高电平与电源的接通，实现二者的互补。

当输入信号为高电平时，PMOS管导通，通过电流进行输出，而NMOS管不导通。

当输入信号为低电平时，PMOS管不导通，NMOS管导通，也通过电流进行输出，二者状态相互互补，实现电路的快速响应、低功耗和准确的状态判断。

优点：1. CMOS电路功耗小，在目前电子设备发展环境，低功耗的电路是每个设备最优解。

2. CMOS电路噪声小，其噪声水平非常低，适用于对信号进行高质量处理的场景，提供更好的信号质量。

3. CMOS电路集成度高，它在片上集成度非常高，能够安排数百万甚至数千万的晶体管，保证设备整体的紧凑程度和运行速度。

4. CMOS电路的抗干扰能力强，可抵御电磁干扰、纹波和噪声等因素，确保了设备的正常稳定运行。

缺点：CMOS电路的主要缺点是其工艺制程要求相对严格，一旦处理不当，单一电路的成本将会非常高昂。

总结：CMOS电路技术已经被广泛应用于各种设备，它的优点不仅仅局限于低功耗、低噪声、高集成度、高可靠性和抗干扰能力强等方面。

CMOS模拟集成电路设计CMOS模拟集成电路是一种基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术实现的集成电路，主要用于设计和制造各种模拟电路，如运放、滤波器、振荡器、功率放大器等。

本文将介绍CMOS模拟集成电路设计的原理、方法和相关技术。

CMOS模拟集成电路的设计原理是基于CMOS技术中的n型和p型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS和PMOS)。

这两种晶体管互补工作在导通和截止之间，通过改变栅极电压来控制电流的流动。

此外，CMOS技术还使用了源沟道结构和金属氧化物半导体(MOS)的结构特性，以提供可靠的电流和电压增益。

CMOS模拟集成电路设计的方法涉及到几个关键的步骤。

首先，设计师需要进行电路架构设计，确定电路所需的功能和性能指标。

然后，根据电路的需求，设计师需要选择和设计适当的基本电路单元，如差分放大器、共源共极放大器等。

接下来，设计师需要利用各种仿真工具对电路进行模拟和验证，以确保电路的稳定性和可靠性。

最后，设计师需要进行版图设计和布线，生成最终的集成电路布局。

在CMOS模拟集成电路设计过程中，设计师需要考虑到多种因素。

首先，设计师需要选择适当的工艺和器件参数，以满足电路性能和功率需求。

其次，设计师需要进行功耗和噪声分析，以优化电路的能耗和信号质量。

此外，设计师还需要考虑温度和工作条件下电路的性能稳定性。

CMOS模拟集成电路设计中的一项重要任务是电路的性能评估和优化。

设计师可以使用各种技术和工具来提高电路的性能，如电流镜设计、电源抑制技术、反相器结构优化等。

此外，设计师还可以通过器件和工艺的改进来提高电路的性能。

总结起来，CMOS模拟集成电路设计是一项复杂的任务，需要设计师具备深厚的电路和器件知识，以及熟练的仿真和设计工具的使用。

通过深入理解电路原理和方法，设计师可以设计出高性能和可靠的模拟集成电路。

在未来，随着CMOS技术的不断发展和改进，CMOS模拟集成电路将在各种应用领域发挥越来越重要的作用。

0.18μm CMOS 1：20分频器电路设计
邢立冬;朱刘松;蒋林
【期刊名称】《西安邮电学院学报》
【年(卷),期】2008(013)003
【摘要】采用0.18μm CMOS工艺设计了用于2.5GHz锁相环系统的1:20分频器电路.该电路采用数模混合的方法进行设计,第一级用模拟电路实现1:4分频,使其频率降低,第二级用数字电路实现1:5分频,从而实现1:20分频.该电路采用SMIC0.18μm工艺模型,使用HSPICE进行了仿真.仿真结果表明,当电源电压为1.8V,输入信号峰峰值为0.2V时,电路可以工作在2.5GHz,功耗约为9.8mW.
【总页数】4页(P1-4)
【作者】邢立冬;朱刘松;蒋林
【作者单位】西安邮电学院计算机系,陕西,西安,710121;中国人民解放军第323医院信息科,陕西,西安,710054;西安邮电学院计算机系,陕西,西安,710121
【正文语种】中文
【中图分类】TN772
【相关文献】
1.0.18μm CMOS高集成度可编程分频器的设计 [J], 郑立博;张长春;郭宇锋;方玉明;刘蕾蕾
2.基于0.18μm CMOS标准单元的可编程分频器设计 [J], 何小虎;胡庆生
3.基于0.18μm CMOS工艺的ZigBee分频器设计 [J], 蒋雪琴
4.一种1.8V 4.8GHz 0.9mW 0.18μm CMOS分频器 [J], 雷牡敏;李永明;孙义和
5.应用于DVB-T的0.18μm CMOS工艺数字可编程分频器芯片设计 [J], 景永康;陈莹梅;章丽
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CMOS电路特性与参数CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补式金属氧化物半导体）是一种常见的集成电路技术。

它由一对互补的MOSFET （金属氧化物半导体场效应晶体管）构成，具有高集成度、低功耗和高噪声抑制等优点。

在本文中，我们将探讨CMOS电路的特性和参数。

一、CMOS电路的基本特性CMOS电路采用了互补的nMOS和pMOS晶体管，使得在非导通状态下电流基本为零，从而实现了极低的静态功耗。

此外，由于nMOS和pMOS晶体管的互补作用，CMOS电路还具有较高的抗噪声性能和较宽的工作电压范围。

这些特性使得CMOS电路成为了现代集成电路设计的重要选择。

二、CMOS电路的关键参数1. 高电平（High Level，或简称"High"）和低电平（Low Level，或简称"Low"）电压：这两个参数定义了CMOS电路中表示逻辑状态的电压范围。

通常情况下，高电平电压应接近于供电电压（VDD），低电平电压应接近于地（GND）。

2. 阈值电压：阈值电压（Threshold Voltage）是指晶体管切换电流的参考电压。

对于nMOS晶体管，阈值电压为正值；对于pMOS晶体管，阈值电压为负值。

阈值电压决定了晶体管的导通和截止的条件。

3. 驱动能力：驱动能力（Drive Capability）是指CMOS电路对外部负载的驱动能力。

它通常由晶体管的截止电压和饱和电压确定。

高驱动能力可以保证信号在电路中的传输质量和速度。

4. 功耗：CMOS电路的功耗主要包括静态功耗和动态功耗。

静态功耗是指电路在静止状态下的功耗，主要由漏电流引起；动态功耗是指电路在切换状态时的功耗，主要由充电和放电电流引起。

降低功耗是CMOS电路设计的一个重要目标。

5. 速度：CMOS电路的速度取决于晶体管的开关速度和电路中的延迟。

晶体管的开关速度主要由其驱动能力和晶体管的尺寸确定；电路中的延迟主要由线路长度、传输门的个数等因素决定。

cmos门电路的特点_CMOS门电路的工作原理及特性 - 电子技术MOS逻辑门电路是继TTL之后发展起来的另一种应用广泛的数字集成电路。

由于它功耗低、抗干扰能力强、工艺简单，几乎所有的大规模、超大规模数字集成器件都采用MOS工艺。

就其发展趋势看，MOS 电路特别是ＣＭＯＳ电路有可能超越TTL成为占统治地位逻辑器件。

CMOS逻辑门电路是由N沟道增强型MOS管和P沟道增强型MOS管互补而成，通常称为互补型MOS逻辑电路，简称CMOS逻辑电路。

下面以CMOS非门为例介绍CMOS门电路的工作原理及特性。

1、CMOS非门图1 CMOS非门基本电路（1）电路结构及工作原理CMOS非门的基本电路结构如图1所示，其中TP是P沟道增强型MOS 管，TN是N沟道增强型MOS管。

假如TP和TN的开启电压分别为UTP和UTN，则要求VDDUTP+UTN。

当输入为低电平，即ui=0时，TN截止，TP导通，故uo≈VDD，输出高电平。

当输入为高电平，即ui=VDD时，TP截止，TN导通，故uo≈0，输出低电平。

所以该电路实现了非逻辑。

通过以上分析可以看出，在CMOS非门电路中，无论电路处于何种状态，TP、TN中总有一个截止，所以它的静态功耗极低，有微功耗电路之称。

（2）电压传输特性在图1所示的CMOS非门电路中，设VDDUTP+UTN。

,且UTP=UTN，TP 和TN具有同样的导通内阻RON和截止内阻ROFF，则输出电压随输入电压变化的曲线，即电压传输特性如图2所示。

图2 CMOS非门的电压传输特性从图2所示的曲线上可以看出，CMOS非门的电压传输特性不仅有阀值电压UT=1/2VDD的特点，而且曲线转折区的曲率很大，因此更接近于理想的开关特性，从而使CMOS非门电路获得了更大的输入端噪声容限。

2、CMOS与非门电路CMOS与非门电路如图3所示。

驱动管TN1和TN2为N沟道增强型MOS管，两者串联，负载管TP1和TP2为P沟道增强型MOS管，两者并联，负载管整体与驱动管相串联。

模拟CMOS基础知识一、什么是CMOS1.1 CMOS的定义和作用CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属-氧化物-半导体）是一种集成电路的制造工艺，也是一种特定类型的晶体管。

CMOS技术被广泛应用于逻辑电路、模拟电路和数模混合电路中。

CMOS在数字电路方面具有优异的性能，相比于传统的TTL（Transistor-Transistor Logic）和ECL（Emitter-Coupled Logic），CMOS电路功耗低、可靠性高。

它还具有良好的抗噪声特性和工作频率范围广的特点。

1.2 CMOS的组成结构CMOS电路由nMOS（n型金属-氧化物-半导体）和pMOS（p型金属-氧化物-半导体）两种晶体管组成。

nMOS晶体管的工作原理是通过控制门电压，使得通道导电或截止，实现电流的控制。

pMOS晶体管则与nMOS相反，通过控制门电压控制通道的导电或截止。

这两种晶体管可以根据不同的逻辑功能进行灵活组合，从而实现复杂的电路功能。

二、CMOS工作原理2.1 nMOS的工作原理•当门端施加了高电压（高于阈值电压），nMOS的沟道导通，形成通路，电流通过；•当门端施加了低电压（低于阈值电压），nMOS的沟道截止，电流停止。

2.2 pMOS的工作原理•当门端施加了低电压（低于阈值电压），pMOS的沟道导通，形成通路，电流通过；•当门端施加了高电压（高于阈值电压），pMOS的沟道截止，电流停止。

2.3 CMOS的工作原理CMOS电路由nMOS和pMOS组成，其工作原理有以下几个重要特点：1.CMOS电路在静态时消耗的功率几乎为零，只有在切换过程中才会有瞬态功率消耗；2.CMOS电路的输出具有较大的幅度和较小的延迟，能够同时输出高电平和低电平信号；3.CMOS电路的噪声干扰较小，具有良好的抗噪声特性；4.CMOS电路的工作速度较快，能够适应高频率的工作要求。

CMOS集成电路1 MOS/CMOS集成电路2 CMOS集成电路的性能及特点3 CMOS集成电路的工作原理4 制作CMOS集成电路需要注意的问题5 CMOS集成电路输入和输出端使用规则6 CMOS集成电路的接口电路7 正确使用CMOS、NMOS器件需遵守的准则CMOS集成电路的性能及特点功耗低CMOS集成电路采用场效应管，且都是互补结构，工作时两个串联的场效应管总是处于一个管导通，另一个管截止的状态，电路静态功耗理论上为零。

实际上，由于存在漏电流，CMOS 电路尚有微量静态功耗。

单个门电路的功耗典型值仅为20mW，动态功耗（在1MHz工作频率时）也仅为几mW。

工作电压范围宽CMOS集成电路供电简单，供电电源体积小，基本上不需稳压。

国产CC4000系列的集成电路，可在3~18V电压下正常工作。

逻辑摆幅大CMOS集成电路的逻辑高电平“1”、逻辑低电平“0”分别接近于电源高电位VDD及电影低电位VSS。

当VDD=15V，VSS=0V时，输出逻辑摆幅近似15V。

因此，CMOS集成电路的电压电压利用系数在各类集成电路中指标是较高的。

抗干扰能力强CMOS集成电路的电压噪声容限的典型值为电源电压的45%，保证值为电源电压的30%。

随着电源电压的增加，噪声容限电压的绝对值将成比例增加。

对于VDD=15V的供电电压（当VSS=0V 时），电路将有7V左右的噪声容限。

输入阻抗高CMOS集成电路的输入端一般都是由保护二极管和串联电阻构成的保护网络，故比一般场效应管的输入电阻稍小，但在正常工作电压范围内，这些保护二极管均处于反向偏置状态，直流输入阻抗取决于这些二极管的泄露电流，通常情况下，等效输入阻抗高达103~1011Ω，因此CMOS集成电路几乎不消耗驱动电路的功率。

温度稳定性能好由于CMOS集成电路的功耗很低，内部发热量少，而且，CMOS电路线路结构和电气参数都具有对称性，在温度环境发生变化时，某些参数能起到自动补偿作用，因而CMOS集成电路的温度特性非常好。

模拟CMOS集成电路设计1. 引言模拟CMOS集成电路设计是现代集成电路设计的重要领域之一。

随着电子技术的不断发展和进步，集成电路在各个领域都有着广泛的应用，尤其是模拟领域。

模拟CMOS集成电路设计是一门综合性学科，需要掌握深厚的电路理论知识和数理基础。

本文将介绍模拟CMOS集成电路设计的基本原理、常用工具和设计流程。

2. 模拟CMOS集成电路基本原理模拟CMOS集成电路是由大量的MOS晶体管和电阻电容等元件组成的电路。

它能够处理连续变化的电压信号，具有很高的放大和处理能力。

模拟CMOS集成电路设计的基本原理包括以下几个方面：2.1 MOSFET的基本原理模拟CMOS集成电路主要采用NMOS和PMOS两种类型的MOSFET。

NMOS晶体管工作在负电压下，电子流的导通；PMOS晶体管工作在正电压下，空穴流的导通。

MOSFET的基本原理和参数是设计模拟CMOS电路的基础。

2.2 CMOS反相放大器CMOS反相放大器是模拟CMOS电路的基本模块。

它能够将输入电压放大并反向输出。

通过设计合适的电路结构和参数，可以实现不同的放大倍数和频率响应。

2.3 模拟CMOS电路的环路增益模拟CMOS电路的环路增益是指电路反馈回路的增益。

环路增益对电路的稳定性和性能有重要影响。

通过选择合适的电路结构和控制参数，可以提高电路的稳定性和性能。

3. 模拟CMOS集成电路设计工具3.1 SPICE仿真工具SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种广泛使用的电路仿真工具。

它能够模拟和分析模拟CMOS电路的性能，帮助设计师进行电路参数优化和性能评估。

3.2 Cadence工具套件Cadence是一套综合性的集成电路设计工具套件。

它包括了原理图设计、布局设计、电路仿真和物理验证等模块，可以实现从概念到最终产品的全流程设计。

3.3 ADS高频仿真工具ADS（Advanced Design System）是一种专业的高频电路仿真工具。

1上海京西电子信息系统有限公司BISS0001红外传感信号处理器特点z CMOS 数模混合专用集成电路。

z 具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号与处理。

z 双向鉴幅器，可有效抑制干扰。

z 内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调节范围宽。

z 内置参考电压。

z 工作电压范围+3V —+5V 。

z采用16脚DIP 封装或SOP 封装。

外引线连接图图1 BISS0001外引线连接图原理框图图2 BISS0001原理框图2上海京西电子信息系统有限公司工作原理图2为BIS0001红外传感器信号处理器的原理框图。

外界元件由使用者根据需要选择。

由图可见BISS0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。

可广泛应用于多种传感器和延时控制器。

各引脚的定义和功能如下：V DD —工作电源正端。

范围为3~5V 。

Vss —工作电源负端。

一般接0V 。

I B —运算放大器偏置电流设置端。

经R B 接VSS 端，R B 取值为1M 左右。

1IN-—第一级运放放大器的反相输入端。

1IN+—第一级运放放大器的同相输入端。

1OUT —第一级运算放大器的输出端。

2IN-—第二级运算放大器的反相输出端。

2OUT —第二级运算放大器的输出端。

Vc —触发禁止端。

当Vc ＜V R 时禁止触发；当V C ＞V R 时允许触发。

V R ≈0.2VDD 。

V RF —参考电压及复位输入端。

一般接VDD 。

接“0”时可使定时器复位。

A —可重复触发和不可重复触发控制端。

当A=“1”时，允许重复触发，当A=“0”时，不可重复触发。

Vo —控制信号输出端。

由Vs 上跳边沿触发使Vo 从低电平跳变到高电平时为有效触发。

在输出延时间Tx 之外和无Vs 上跳变时Vo 为低电平状态。

RR 1RC 1—输出延迟时间Tx 的调节端。