模拟版图中的典型器件--青软教案资料

模拟集成电路中的基本元器件提要z MOS管概述、基本工作原理、大信号特性、管概本作大信特性电容特性小信号等效模型非想效应电容特性、小信号等效模型、非理想效应、描述MOS管性能的电路参数z双极晶体管的大信号特性、小信号等效模双极晶体管的大信号特性小信号等效模型z集成电阻器z集成电容器MOS 管概述、基本工作原理、大信号特性电容特性小信号等效模型z B.Razavi,“Design of Analog CMOS 性、电容特性、小信号等效模型,g g Integrated Circuits”,§2.1、§2.2、§2.4MOS管概述耗尽型器件NMOS：B接V SSPMOS：B接V DDMOS管概述MOS管的基本工作原理MOS管的基本工作原理（续）MOS管的基本工作原理（续）MOS管的基本工作原理（续）MOS管的大信号特性MOS管的电容效应CWLMOS管的电容效应MOS管的常用小信号模型（饱和区）MOS管的完整小信号模型MOS管的非理想效应y,y gz P.R.Gray,“Analysis and Design of Analog Integrated Circuits”,§1.7、§1.8v E c≈MOS 管的电压限制z pn 结击穿：漏－衬底pn 结由于雪崩效应而击穿，非破坏性z 源漏穿通：源漏极的耗尽区相连，电流逐渐增加，非破坏性z 热载流子：由于水平或垂直电场的作用，热载流子获得足够的速度注入氧化层增加栅电流改变阈获得足够的速度注入氧化层，增加栅电流，改变阈值电压，破坏性氧化层击穿z 氧化层击穿：垂直场，破坏性，ESD 保护cm V cm V /107~/10666××描述OS管性能的电路参数MOS结果说明MOS 晶体管的特征频率11()i gs gd v i C C s=+m T g C ω=1m g =v g i ≈C +2T f C C π+()()()j j i j C C j βωωωω===+i gs gd特征频率仿真结果说明道2z 长沟道、饱和区：m o ov g r V λ=结果说明描述MOS管性能的电路参数提要z MOS管概述、基本工作原理、大信号特性、管概本作大信特性电容特性小信号等效模型非想效应电容特性、小信号等效模型、非理想效应、描述MOS管性能的电路参数z双极晶体管的大信号特性、小信号等效模型双极晶体管的大信号特性小信号等效模型z集成电阻器z集成电容器P.R. Gray, “Analysis andDesign of Analog IntegratedD i f A l I t t dCircuits”, §1.3、§1.4双极晶体管概述βnpn 管的Early 效应I CEC C V I ∂/npn 管在饱和区的大信号模型=)(on BE BE V V )3.0~05.0(~)(V V V V V V V sat CE BC BE BE CB CE =−=+=V BE双极晶体管的寄生效应集成pnp管z水平pnp管：电流增益低，电流增益随集电极电流的升而很快下降处电流能力弱电流的上升而很快下降，处理电流能力弱集成pnp管z衬底pnp管：仅限于源跟随器配置，集电极寄生电阻大')1()('2DS t GS D k V V V W k I λ=+−=22LBJT与MOS管的异同：小信号模型rπ→∞器件模型的选择z手工分析和设计的目的：直观理解电路特性，设计过手工分析和设计的目的直观理解电路特性设计过程的初始化z总原则：在保证分析结果抓住电路主要特性的前提下，器件模型越简单越好，允许手工分析结果具有10-20%的偏差z静态工作点分析（一般情况下）初始分析可以忽略沟道长度调制效应和衬偏调制效应（Early效应），了解基本特性后再考虑这些二阶效应的影响E l效应）z小信号分析（一般情况下））除非晶体管漏端（集电极）所接阻抗足够高（>100kΩ），初始分析可以忽略晶体管输出阻抗ro。

模拟电子线路教、学指导与习题详解杨凌第1章常用半导体器件1.1 教学要求1.1.1 半导体物理基础知识1、熟悉本征半导体、杂质半导体、施主杂质、受主杂质、多子、少子、漂移、扩散的概念；2、熟悉PN结的形成机理和基本特性——单向导电性、击穿特性、电容效应。

1.1.2 晶体二极管1、了解二极管的结构、分类、符号、主要参数；2、熟悉二极管的几种模型表示——数学模型、曲线模型、简化电路模型，掌握各种模型的特点及应用场合；3、熟悉二极管电路的三种分析方法——图解法、简化分析法、小信号分析法。

能熟练运用简化分析法分析各种功能电路；4、了解几种特殊二极管的性能。

1.1.3 晶体三极管1、了解三极管的结构、分类、符号、熟悉其主要参数及温度对参数的影响；2、掌握三极管在放大状态下的电流分配关系；3、熟悉三极管处在放大、饱和、截止三种工作状态下的条件及特点；4、熟悉三极管的几种模型表示——数学模型、共射曲线模型、直流简化电路模型、小信号电路模型，掌握各种模型的特点及应用场合；5、熟悉三极管放大电路的三种分析方法——图解法、估算法、小信号等效电路分析法。

能熟练运用估算法判断三极管的工作状态。

1.1.4 场效应管1、了解场效应管的工作原理，理解场效应管中预夹断的概念；2、熟悉场效应管的几种模型表示——数学模型、曲线模型、直流简化电路模型、小信号电路模型，掌握各种模型的特点及应用场合；3、熟悉放大状态下几种场效应管的外部工作条件；4、熟悉场效应管与三极管之间的异同点；1.2 基本概念和内容要点1.1.1 半导体物理基础知识半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，其导电能力随温度、光照或所掺杂质的不同而显着变化，特别是掺杂可以改变半导体的导电能力和导电类型，因而半导体广泛应用于各种器件及集成电路的制造。

1、本征半导体（1）高度提纯、几乎不含任何杂质的半导体称为本征半导体。

硅（Si）和锗（Ge）是常用的半导体材料，均属四价元素，原子序号分别为14和32，它们的原子最外层均有四个价电子，与相邻四个原子的价电子组成共价键。

信息科学技术学院实验课教案课程名称：模拟电路实验课程性质：实践课主讲教师：联系电话：E-MAIL：课时分配表实验1一．实验名称：常用电子仪器的使用二．实验目的1、掌握内容：示波器、函数信号发生器、交流毫安表的使用；2、了解内容：示波器结构；三．实验课时：2学时四．实验仪器1．示波器；2．函数信号发生器；3．交流毫安表；五．实验原理（除实验知识外，还包括装置及使用方法介绍等）1．在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。

它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。

2．示波器：1）寻找扫描光迹，2）示波器显示方式，3）触发源选择，4）触发方式，5）扫描速率和Y轴灵敏度；六．实验内容与步骤1．用机内校正信号对示波器自检，读出幅度和频率，上升沿时间和下降沿时间。

2．用示波器和交流毫伏表测量信号参数；3．测量两波形间相位差；七．数据记录、处理及分析要求1．用机内校正信号对示波器自检，读出幅度和频率，上升沿时间和下降沿时间。

2．用示波器和交流毫伏表测量信号参数，读出示波器测量的信号周期和频率，峰峰值，并计算有效值；3．测量两波形间相位差，由示波器读出两波形水平方向差距X,及信号周期XT，求出两波形的相位差，与理论值进行比较。

八．注意事项1．函数信号发生器作为信号源，输出端不能短路；九．参考资料1．《模拟电子技术实验指导书》张伯颐编；2．《模拟电子技术》刘波粒主编。

一．实验名称：晶体管共射极单管放大器（一）二．实验目的:1、掌握内容：学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。

2、了解内容：熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用；三．实验课时：2学时四．实验仪器1．+12直流电源、函数信号发生器、示波器、交流毫伏表、直流电压表，直流毫安表、频率计、万用表、晶体三极管；电阻和电容若干。

五．实验原理（除实验知识外，还包括装置及使用方法介绍等）1．电阻分压式工作点稳定单管放大器。

《PROTEL 2004 项目实训》教案教师姓名 XX 所任年（班）级科目 Protel 2004 项目实训所授班级学生基础及能力情况分析：该门课程所授班级为机电班和机维班，该部分学生已经在高一学习了电工基础的知识，基本上会看原理图，但掌握的还不够，具体表现在会看，看不会拆分功能模块，简单的图看的懂，复杂的图不会分析。

电路板上的电路看不懂，不会分析。

但对于实际操作，如电路板的模拟制作，应该能激发学生一定的兴趣。

教材分析及教学总体设想：protel是中等职业技术学校机电专业核心教学与训练课程，是一门实践性很强的集理论与实践操作于一体的主干课。

本课程主要任务是使学生全面了解原理图及PCB图的绘画、电路板的制作。

学期教学目的要求：熟悉Protel 2004的文件组织结构；学会PCB工程、原理图文件、PCB文件等的创建、保存和改名；对集成元件库进行加载与卸载；根据要求查找相应的元器件；学会元器件、导线、节点、电源和接地组件等的放置、移动和旋转及其属性的设置；按要求对元器件进行布局，学会元器件参数位置的调整；熟练掌握元器件的查找与放置功能；学会总线、总线分支线的放置与属性编辑；进行元器件引脚属性的设置和引脚位置的调整；理解多部件元器件的基本组成及其放置和引脚的编辑；学会“自上而下”和“自下而上”层次原理图的设计及利用图纸连接器进行原理图的设计；理解SCH Library工作面板中的各项内容，并能进行相关操作；学会多部件元器件符号的制作、修改及添加封装；根据原理图生成网络表，并能看懂网络表所包含的内容；学会自动布局和手动布局的操作方法；掌握布线规则的设置和自动布线的操作方法；掌握PCB和原理图文件双向更新的相关操作；掌握元件封装的命令与创建方法；掌握参考点的设置方法；学会对已创建的元件封装，按实际要求进行修改；熟悉向导中元件封转的种类。

学期教学重点及难点：对集成元件库进行加载与卸载；熟练掌握元器件的查找与放置功能；进行元器件引脚属性的设置和引脚位置的调整；理解多部件元器件的基本组成及其放置和引脚的编辑；学会“自上而下”和“自下而上”层次原理图的设计及利用图纸连接器进行原理图的设计；理解SCH Library工作面板中的各项内容，并能进行相关操作；学会自动布局和手动布局的操作方法；掌握PCB和原理图文件双向更新的相关操作；掌握元件封装的命令与创建方法。

教案2013年秋季Protel 2004 项目实训姓名：***班级： 12-5班单位: 电子与信息技术专业部 2013 年 9 月第一单元 Protel 2004应用基础项目 1教学内容：Protel 2004的安装与卸载教学目标：1、知道Protel2004软件的发展史及其主要组成模块2、了解Protel2004的运行环境和新增功能3、学会Protel2004的安装、汉化与卸载4、熟悉Protel2004的各种启动方法教学难点：Protel2004的安装、汉化教学方法：讲授、操作法课时安排：2课时教学过程：任务一初识Protel20041、Protel2004的发展回顾Protel2004也称DXP2004，是Altium公司于2004年2月推出的板卡及设计系统，主要运行在Windows XP操作系统。

它的发展经历了从Protel for DOS 到 Protel 2004的历程。

电子产品的设计工作已经无法单纯依靠手工完成。

电子线路，计算机辅助设计已经成为必经之路。

2、Protel2004的主要组成Protel2004主要由4大部分组成：SCH原理图设计系统 PCB印制板电路版设计系统FPGA 设计系统 VHDL设计系统任务二 Protel2004的安装与汉化1 安装Protel dxp 2004\set up \setup文件2 安装Protel dxp 2004\networklicense setup\setup文件3 安装DXP2004 SP2 补丁文件4 安装 DXP2004 SP2_Intergrate libraries 文件5 打开Protel2004 软件，将其汉化，关闭后，在打开观看效果6注册：将文件protel2004keygen\keygen.exe复制到安装文件夹中运行。

任务三卸载Protel2004Protel2004软件的卸载与其它软件类似，选择【控制面板】中的【添加/删除程序】命令就可完成。

青 岛 科 技 大 学 本 科 毕 业 实 习 （报 告）实习地点：__________________________________实习名称：__________________________________指导教师__________________________学生姓名__________________________学生学号_________________________________________________________院（部）____________________________专业________________班___2011___年 ___月 _19_日0708040207 信息学院 集成电路设计与集成系统 072 3 青软实训 集成电路版图设计尺寸的上限以及掩膜版之间的最大套准偏差，一般等于栅长度的一半。

它的优点是版图设计独立于工艺和实际尺寸。

2、以微米为单位也叫做“自由格式”：每个尺寸之间没有必然的比例关系，以提高每一尺寸的合理度。

目前一般双极集成电路的研制和生产，通常采用这类设计规则。

在这类规则中，每个被规定的尺寸之间，没有必然的比例关系。

这种方法的好处是各尺寸可相对独立地选择，可以把每个尺寸定得更合理，所以电路性能好，芯片尺寸小。

缺点是对于一个设计级别，就要有一整套数字，而不能按比例放大、缩小。

在本次实习中，使用的设计过则是Winbond的HiCMOS 0.5um 3.3V LOGIC DESIGN RULES, 其process route 为C054FI.。

3、集成电路版图设计工具著名的提供IC 版图设计工具的公司有Cadence、、Synopsys、Magma、Mentor。

Synopsys 的优势在于其逻辑综合工具，而Cadence和Mentor则能够在设计的各个层次提供全套的开发工具。

在晶体管级和基本门级提供图形输入工具的有Cadence的composer、Viewlogic公司的viewdraw。