CMOS模拟集成电路设计_ch3

如果栅电压为负，则耗尽层变薄，栅 与衬底间电容增大。
对于大的负偏置，则电容接近于CGC。
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1.2 MOS管的极间电容(1)
G
S
C1
C2 C4
C3
Cbs
反型层 耗尽层
d
L
d
p型衬底
D
Cbd
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1.2 MOS管的极间电容(2)
栅与沟道之间的栅氧电容：
C2=WLCox，其中Cox为单位面积栅氧电容εox/tox；
CMOS模拟集成电路分析与设计
主讲教师：吴建辉 Tel：83795677
E-mail：wjh@
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教材及参考书
教材：
吴建辉编著：“CMOS模拟集成电路分析与设 计”(第二版)，电子工业出版社。
参考书：
Razavi B: Design of analog CMOS integrated circuits
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1、有源器件
主要内容：
1.1 几何结构与工作原理 1.2 极间电容 1.3 电学特性与主要的二次效应 1.4 低频及高频小信号等效模型 1.5 有源电阻
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1.1 MOS管几何结构与工作原理(1)
B p+
G
tox
S
D
G D
n+
n+
p+
n阱 p型衬底
(a)
S
B
p+
n+
W
多晶
d p+接触孔
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模拟电路与模拟集成电路
分立元件音频放大电路
晶体管数 匹配性 电阻值 电容值 寄生效应影响

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 。

共模(ɡònɡ mó)增益为：
Av,CM
RD / 2
1 / (2gm ) RSS
RD 2RSS
第14页/共30页
第十五页，共30页。
小信号共模特性—RD失配(shī pèi)对共模响应的影响
ห้องสมุดไป่ตู้
VX Vin,CM
1
gm 2 gm RS S
RD
VY Vin,CM
1
gm 2 gm RS S
( RD
RD )
input common mode range,
)是：
只要在ICMR范围内
所以(suǒyǐ)共模电平一般选
在
第8页/共30页
右侧(yòu cè) 附近
第九页，共30页。
定量分析(dìngliàngfēnxī)
大信号分析（略）
小信号分析(fēnxī)
方法一（叠加法）（略）
Rs＝1/gm2 第9页/共30页
当Vin1比Vin2更正时，差动对两侧情况正好 与上述情况相反。
第5页/共30页
6
第六页，共30页。
两个(liǎnɡ ɡè)特点：
输出端的最大电平和最小电平分别是VDD和 VDD-RDISS，与输入(shūrù)共模电平无关
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第七页，共30页。
当Vin, CM＝0时，ID1=ID2=ID3=0， M1、
4.3 共模(ɡònɡ mó) 响应
差动电路对共模扰动影响具有(jùyǒu)抑制作用，理想差动电路 的共模增益为零；但是实际上有以下一些非理想的因素
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第十四页，共30页。
小信号(xìnhào)共模特性—RSS对共模响应的影响
VP随Vin,CM的变化而变化，若Rss为有限大小，则尾电流 随VP增加而增加， Vout1和Vout2会随之减小。 但如果电路完全(wánquán)对称，Vout1和Vout2仍然相等， 不会引入差分增益

cmos模拟集成电路工程实例设计标题：CMOS模拟集成电路工程实例设计一、引言CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是一种互补型金属氧化物半导体，是目前主流的集成电路技术。

本文将通过一个具体的工程实例来展示如何进行CMOS模拟集成电路的设计。

二、实例选择为了使讨论更具实践性，我们选择了低噪声运算放大器作为我们的设计实例。

运算放大器是最基本也是最重要的模拟电路元件之一，广泛应用于信号处理、电源管理等领域。

三、设计流程1. 确定设计指标：首先，我们需要明确运算放大器的设计指标，包括增益、带宽、输入失调电压等参数。

2. 设计电路架构：根据设计指标，我们可以选择合适的电路架构，例如折叠共源共栅、共源共栅等。

3. 设计版图：在确定电路架构后，我们需要使用EDA工具进行版图设计，以确保电路性能的同时满足工艺限制。

4. 仿真验证：完成版图设计后，我们需要进行电路仿真，以验证电路性能是否满足设计指标。

5. 制造测试：最后，我们需要将设计好的版图发送给晶圆厂进行制造，并对制造出的芯片进行测试，以确认其实际性能。

四、设计细节在这个实例中，我们将采用折叠共源共栅架构。

这种架构具有高增益、低噪声和良好的线性度等优点，非常适合用于低噪声运算放大器的设计。

五、结论通过对低噪声运算放大器的实例设计，我们展示了CMOS模拟集成电路的设计流程和技术要点。

这只是一个基础的示例，实际的设计过程中可能会遇到更多的挑战和复杂的问题。

但只要遵循正确的设计流程，结合理论知识和实践经验，我们就能够成功地设计出高性能的CMOS模拟集成电路。

六、参考文献[1] Gray, P.R., Hurst, P.J., Lewis, S.H., Meyer, R.G. (2001). Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. John Wiley & Sons.[2] Razavi, B. (2001). Design of Analog CMOS Integrated Circuits. McGraw-Hill Education.[3] Sedra, A.S., Smith, K.C. (2014). Microelectronic Circuits. Oxford University Press.。