模擬IC及其模塊設(shè)計課件

1、浙大微電子1第三講模擬IC及其模塊設(shè)計浙大微電子2010.3浙大微電子2內(nèi)容模擬模擬IC設(shè)計需要具備的條件設(shè)計需要具備的條件模擬模擬IC設(shè)計受非理想因素的影響設(shè)計受非理想因素的影響帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計運(yùn)算放大器的設(shè)計運(yùn)算放大器的設(shè)計電壓比較器的設(shè)計電壓比較器的設(shè)計過溫保護(hù)電路的設(shè)計過溫保護(hù)電路的設(shè)計欠壓保護(hù)電路的設(shè)計欠壓保護(hù)電路的設(shè)計浙大微電子31、模擬模擬IC設(shè)計需要具備的條件設(shè)計需要具備的條件 電路設(shè)計軟件及模型電路設(shè)計軟件及模型 電路圖繪制電路圖繪制 電路仿真（驗(yàn)證）電路仿真（驗(yàn)證） SPICE MODEL（工藝）（工藝） 版圖設(shè)計軟件及驗(yàn)證文件版圖設(shè)計軟件及驗(yàn)證文件 版圖繪

2、制版圖繪制 設(shè)計規(guī)則檢查（設(shè)計規(guī)則檢查（DRC） 版圖版圖-電路圖一致性檢查（電路圖一致性檢查（LVS） 后仿真后仿真 寄生參數(shù)提?。纳鷧?shù)提?。‥xtract）浙大微電子4DRC驗(yàn)證文件驗(yàn)證文件(Design Rule Check)ivIf(switch(drc?) then ；條件轉(zhuǎn)移語句，選擇是否運(yùn)行drcivIf(switch(checkTechFile) then checkAllLayers() ) ；N阱規(guī)則檢查ivIf(switch(nwell)|switch(all) then ；條件轉(zhuǎn)移語句，選擇是否檢查N阱drc(nwell width 4.8 1.a:Minimum

3、nwell width =4.8) ；檢查N阱寬度是否小于4.8umdrc(nwell sep 1.8 1.b:Minimum nwell to nwell spacing =1.8) ；檢查N阱之間的最小間距是否小于1.8umdrc(nwell ndiff enc 0.6 1.c:nwell enclosure ndiff =0.6 )；檢查N阱過覆蓋N擴(kuò)散區(qū)是否大于0.6umdrc(nwell pdiff enc w!=nil & schPlist-w!=nil then if( layPlist-w !=schPlist-w then sprintf (errorW,Gate w

4、idth mismatch: %gu layout 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) ) ret

5、urn( errorL ) ) ) return( nil ) ) ) 浙大微電子6Extract（寄生）器件、參數(shù)提取文件 drcExtractRules( ivIf( switch( extract? ) then；定義識別層 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)浙大微電子72、模擬模擬IC設(shè)計受非理想因素的影響

6、（設(shè)計受非理想因素的影響（1） PVT(制造工藝、工作電壓、環(huán)境溫度) P (制造工藝制造工藝) tt ff ss sf fs 五個工藝角五個工藝角 V (工作電壓工作電壓) 偏差士偏差士10% T (環(huán)境溫度環(huán)境溫度) 民品（民品（0 - 75C） 工業(yè)用品（工業(yè)用品（-25 - 85C） 軍品（軍品（-55 - 125C）N+ N+ P浙大微電子8模擬模擬IC設(shè)計受非理想因素的影響（設(shè)計受非理想因素的影響（2） 寄生電感電容電阻的影響 互感 連線電阻 結(jié)電容、連線電容（線間、對地）浙大微電子93、帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計、帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計122BEBEVI RV11ln()BEtsIVVI22ln

7、()BEtsIVVnI2ln( )RtVIn323()ln( )REFBEBEtVVIkRVkVn0)ln(3dTdVnkdTdVdTdVtBEREF令： 推導(dǎo)公式如下： 浙大微電子10帶隙基準(zhǔn)源溫度特性 浙大微電子11帶隙基準(zhǔn)源輸出與電源電壓關(guān)系 浙大微電子12帶隙基準(zhǔn)源電源抑制比 浙大微電子134、運(yùn)算放大器的設(shè)計、運(yùn)算放大器的設(shè)計(差模輸入輸出差模輸入輸出)兩級放大，共源共柵輸入兩級放大，共源共柵輸入 ，共模反饋，共模反饋，Miller電容零極點(diǎn)補(bǔ)償電容零極點(diǎn)補(bǔ)償浙大微電子14帶有共模反饋的運(yùn)算放大器帶有共模反饋的運(yùn)算放大器兩級放大，共源共柵輸入兩級放大，共源共柵輸入 ，共模反饋，共模反

8、饋，Miller電容零極點(diǎn)補(bǔ)償電容零極點(diǎn)補(bǔ)償浙大微電子15運(yùn)放的單位增益帶寬與相位裕度浙大微電子165、電壓比較器的設(shè)計、電壓比較器的設(shè)計 要求有較高的靈敏度。通常把比較器能有效要求有較高的靈敏度。通常把比較器能有效比較的最低電平值定義為靈敏度。比較的最低電平值定義為靈敏度。 要求有較高的響應(yīng)速度。一般比較器的響應(yīng)要求有較高的響應(yīng)速度。一般比較器的響應(yīng)時間和它的轉(zhuǎn)換速率及增益帶寬有關(guān)。時間和它的轉(zhuǎn)換速率及增益帶寬有關(guān)。 要求有良好的穩(wěn)定性。要求有良好的穩(wěn)定性。 要求有良好的工藝兼容性要求有良好的工藝兼容性。浙大微電子17比較器的性能參數(shù)有比較器的性能參數(shù)有： 靈敏度 輸入失調(diào)電壓 輸入共模范圍

9、 輸入偏置電流 輸出驅(qū)動電流 輸出電壓 電源電壓 靜態(tài)電流 輸出上升時間，輸出下降時間，輸出延遲時間 芯片面積指標(biāo)實(shí)例：100nS delay with 5mV overdrive 0; 當(dāng)輸出電平當(dāng)輸出電平Vo為低電平時為低電平時, 可判定可判定(V i - Vref) =5.7V時，時，Va大于大于基準(zhǔn)電壓，使比較器基準(zhǔn)電壓，使比較器C2 輸出低電平。輸出低電平。Vb也大于基也大于基準(zhǔn)電壓，使比較器準(zhǔn)電壓，使比較器C1 輸出高電平。經(jīng)輸出高電平。經(jīng)RS觸發(fā)器等觸發(fā)器等邏輯電路后輸出高電平。電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。邏輯電路后輸出高電平。電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。電路一旦進(jìn)入正常工作狀態(tài)，電路一旦進(jìn)入正常工作狀態(tài)，將應(yīng)該允許工作電壓有一個適將應(yīng)該允許工作電壓有一個適當(dāng)?shù)牟▌臃秶?dāng)?shù)牟▌臃秶?.7-5.7V.但當(dāng)?shù)?dāng)Vc降低時，欠壓保護(hù)應(yīng)降低時，欠壓保護(hù)應(yīng)起作用。當(dāng)起作用。當(dāng)Vc低于設(shè)定下限低于設(shè)定下限4.7V時，時，Vb小于基準(zhǔn)電壓。小于基準(zhǔn)電壓。Va也小于