第三讲模拟IC及其模块设计ppt课件

1、第三讲模拟IC及其模块设计浙大微电子韩 雁2019.3内容模拟模拟IC设计需要具备的条件设计需要具备的条件模拟模拟IC设计受非理想因素的影响设计受非理想因素的影响带隙基准源的设计带隙基准源的设计运算放大器的设计运算放大器的设计电压比较器的设计电压比较器的设计过温保护电路的设计过温保护电路的设计欠压保护电路的设计欠压保护电路的设计1、模拟模拟IC设计需要具备的条件设计需要具备的条件 电路设计软件及模型电路设计软件及模型 电路图绘制电路图绘制 电路仿真（验证）电路仿真（验证） SPICE MODEL（工艺）（工艺） 版图设计软件及验证文件版图设计软件及验证文件 版图绘制版图绘制 设计规则检查（设计

2、规则检查（DRC） 版图版图-电路图一致性检查（电路图一致性检查（LVS） 后仿真后仿真 寄生参数提取（寄生参数提取（Extract）DRC验证文件验证文件(Design Rule Check)ivIf(switch(drc?) then ；条件转移语句，选择是否运行drcivIf(switch(checkTechFile) then checkAllLayers() ) ；N阱规则检查ivIf(switch(nwell)|switch(all) then ；条件转移语句，选择是否检查N阱drc(nwell width 4.8 1.a:Minimum nwell width =4.8) ；检查

3、N阱宽度是否小于4.8umdrc(nwell sep 1.8 1.b:Minimum nwell to nwell spacing =1.8) ；检查N阱之间的最小间距是否小于1.8umdrc(nwell ndiff enc 0.6 1.c:nwell enclosure ndiff =0.6 )；检查N阱过覆盖N扩散区是否大于0.6umdrc(nwell pdiff enc w!=nil & schPlist-w!=nil then if( layPlist-w !=schPlist-w then sprintf (errorW,Gate width mismatch: %gu la

4、yout to %gu schematic, float( layPlist-w ), float( schPlist-w ) ) return( errorW ) ) ) if(layPlist-l !=nil & schPlist-l !=nil then if( layPlist-l != schPlist- then sprintf( errorL, Gate length mismatch: %gu layout to %gu schematic, float( layPlist-l ),float(schPlist-l) ) return( errorL ) ) ) ret

5、urn( nil ) ) ) Extract（寄生）器件、参数提取文件 drcExtractRules( ivIf( switch( extract? ) then；定义识别层 ngate=geomAnd(ndiff poly) pgate=geomAnd(pdiff poly)；提取器件extractDevice( pgate poly(G) psd(S D) pmos ivpcell )extractDevice( ngate poly(G) nsd(S D) nmos ivpcell)2、模拟模拟IC设计受非理想因素的影响（设计受非理想因素的影响（1） PVT(制造工艺、工作电压、环境温

6、度) P (制造工艺制造工艺) tt ff ss sf fs 五个工艺角五个工艺角 V (工作电压工作电压) 偏差士偏差士10% T (环境温度环境温度) 民品（民品（0 - 75C） 工业用品（工业用品（-25 - 85C） 军品（军品（-55 - 125C）N+ N+ P模拟模拟IC设计受非理想因素的影响（设计受非理想因素的影响（2） 寄生电感电容电阻的影响 互感 连线电阻 结电容、连线电容（线间、对地）3、带隙基准源的设计、带隙基准源的设计122BEBEVI RV11ln()BEtsIVVI22ln()BEtsIVVnI2ln( )RtVIn323()ln( )REFBEBEtVVIkR

7、VkVn0)ln(3dTdVnkdTdVdTdVtBEREF令： 推导公式如下： 带隙基准源温度特性 带隙基准源输出与电源电压关系 带隙基准源电源抑制比 4、运算放大器的设计、运算放大器的设计(差模输入输出差模输入输出)两级放大，共源共栅输入两级放大，共源共栅输入 ，共模反馈，共模反馈，Miller电容零极点补偿电容零极点补偿带有共模反馈的运算放大器带有共模反馈的运算放大器两级放大，共源共栅输入两级放大，共源共栅输入 ，共模反馈，共模反馈，Miller电容零极点补偿电容零极点补偿运放的单位增益带宽与相位裕度5、电压比较器的设计、电压比较器的设计 要求有较高的灵敏度。通常把比较器能有效要求有较高

8、的灵敏度。通常把比较器能有效比较的最低电平值定义为灵敏度。比较的最低电平值定义为灵敏度。 要求有较高的响应速度。一般比较器的响应要求有较高的响应速度。一般比较器的响应时间和它的转换速率及增益带宽有关。时间和它的转换速率及增益带宽有关。 要求有良好的稳定性。要求有良好的稳定性。 要求有良好的工艺兼容性要求有良好的工艺兼容性。比较器的性能参数有比较器的性能参数有： 灵敏度 输入失调电压 输入共模范围 输入偏置电流 输出驱动电流 输出电压 电源电压 静态电流 输出上升时间，输出下降时间，输出延迟时间 芯片面积指标实例：100nS delay with 5mV overdrive 0; 当输出电平当输

9、出电平Vo为低电平时为低电平时, 可判定可判定(V i - Vref) =5.7V时，时，Va大于大于基准电压，使比较器基准电压，使比较器C2 输出低电平。输出低电平。Vb也大于基也大于基准电压，使比较器准电压，使比较器C1 输出高电平。经输出高电平。经RS触发器等触发器等逻辑电路后输出高电平。电路进入正常工作状态。逻辑电路后输出高电平。电路进入正常工作状态。电路一旦进入正常工作状态，电路一旦进入正常工作状态，将应该允许工作电压有一个适将应该允许工作电压有一个适当的波动范围当的波动范围4.7-5.7V.但当但当Vc降低时，欠压保护应降低时，欠压保护应起作用。当起作用。当Vc低于设定下限低于设定下限4.7V时，时，Vb小于基准电压。小于基准电压。Va也小