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1、東南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告,題 目 帶共模反饋的差分放大器的電路 東南大學(xué)無(wú)錫分校系電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè) 電07級(jí) 級(jí) 1 班 學(xué)生姓名 欒 艷 美 指導(dǎo)老師 趙 霞 周 燁 起訖時(shí)間 2009.92009.12 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 無(wú)錫硅動(dòng)力微電子股份有限公司,一、論文的主要內(nèi)容,本文首先介紹了集成電路的發(fā)展史以及Candence軟件的應(yīng)用，包括 ASIC 設(shè)計(jì)流程、電路圖的設(shè)計(jì)及模擬和版圖的驗(yàn)證；接著著重介紹了帶有共模反饋的差分放大電路的構(gòu)造和工作原理，在電路分析的基礎(chǔ)上，分別介紹了模擬集成電路的相關(guān)模塊分析：有源負(fù)載相對(duì)于無(wú)源負(fù)載的優(yōu)點(diǎn)、基本差分放大器的直流交流分析、共模反饋網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)放大器偏差電流

2、的原理、負(fù)反饋放大器的穩(wěn)定性、折疊式共源共柵放大器的作用及特性分析；,然后敘述了整個(gè)全差分放大電路的工作原理，通過(guò)增加共模反饋網(wǎng)絡(luò)來(lái)檢測(cè)兩個(gè)輸出端的共模電平，有根據(jù)的調(diào)節(jié)放大器的偏差電流以及電壓增益；最后介紹了電路仿真器Virtuoso Spectre的特點(diǎn)，參照各個(gè)器件的不同參數(shù)仿真出各個(gè)放大級(jí)的波形和輸入、輸出差分信號(hào)的波形，并用candance軟件對(duì)器件進(jìn)行版圖制作，同時(shí)對(duì)相關(guān)的尺寸要求也進(jìn)行了說(shuō)明。,1、集成電路的發(fā)展2、Candence 軟件的應(yīng)用與介紹,（1）、電路圖設(shè)計(jì)工具Composer （2）、電路模擬工具Analog Artist （3）、電路仿真工具Verilog-XL

3、（4）、版圖設(shè)計(jì)大師Virtuoso Layout Editor （5）、版圖驗(yàn)證工具Dracula,3、電路分析,（1）、共模反饋,圖3.14 共模反饋的原理結(jié)構(gòu)圖,（2）、負(fù)反饋放大器,圖3.18 負(fù)反饋放大器的一般方框圖,（3）、帶共模反饋的差分放大電路分析,全差分放大電路具有良好的共模抑制和電源紋波抑制特性。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括差模反饋與共模反饋。差動(dòng)反饋保證放大器輸出差動(dòng)電壓，其等于差動(dòng)輸入乘以增益。共模反饋保證輸出的共模電壓偏置為 VDD/2 左右，忽略輸入端的共模電壓。雖然全差分放大器可以單端輸入信號(hào)，但是，在惡劣的環(huán)境下，推薦使用差分輸入信號(hào)，這樣可以確保有最大的噪聲抑制比。,圖3

4、.22,圖3.22中，P1280、P1312、P1311和有源負(fù)載N1126、N1127構(gòu)成第一級(jí)差分放大，N1235和1236均為共柵放大級(jí)，N1233和N1234均為共源放大級(jí)，C54、 C55、C57和C58均為頻率補(bǔ)償電容，R1392和R1390是共模反饋采樣電阻，P582-G端為基準(zhǔn)電位。在R1392和R1390的作用下將Vout與基準(zhǔn)電位比較，差值電位VGS-Vth調(diào)整電壓增益。,上圖使用了兩級(jí)全差分運(yùn)算放大器。該放大器的結(jié)構(gòu)使用了折疊式共源共柵運(yùn)放。具有較大的輸出電壓擺幅，但是這個(gè)優(yōu)點(diǎn)時(shí)以較大的功耗，較低的電壓增益和較低的極點(diǎn)頻率和較高的噪聲為代價(jià)得到的。 在高增益全差分放大器中

5、，輸入級(jí)的差分MOS管和有源負(fù)載的失配會(huì)對(duì)使得全差分運(yùn)放的共模輸出電平不穩(wěn)定。我們?yōu)榱耸谷罘诌\(yùn)放的輸出共模電平的電位達(dá)到一個(gè)固定值，我們加入了一個(gè)共模反饋網(wǎng)絡(luò)。,4、電路仿真和版圖制作,（1）、Virtuoso Spectre仿真 （2）、版圖制作,集成電路版圖是電路系統(tǒng)與集成電路工藝之間的中間環(huán)節(jié)，是一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)集成電路版圖設(shè)計(jì)，可以將立體的電路系統(tǒng)變?yōu)橐粋€(gè)二維的平面圖形，再經(jīng)過(guò)工藝加工還原為基于硅材料的立體結(jié)構(gòu)。,、 基區(qū)電阻,如圖所示即為基區(qū)電阻，電阻的最小條寬W和方塊電阻的阻值R將是由工藝所決定的，則由電阻阻值計(jì)算公式可得 R=（L/W）* R 在n外延上注入N+，并

6、將N+置高電位，為了防止電阻和外延之間形成正向二極管導(dǎo)通，置高使之形成反向二極管，起到隔離和保護(hù)的作用。,、電容,如圖所示即為N+發(fā)射區(qū)和一鋁所形成的電容。其中電容的面積（面積的大小將決定電容值的大?。+包介質(zhì)層將由工藝上的最小規(guī)則所決定。 其中電容值的計(jì)算公式為： C=單位面積電容量*面積,、CMOS管 在畫(huà)CMOS版圖時(shí)，只需確定擴(kuò)散區(qū)的尺寸。 該尺寸的確定主要有以下規(guī)則： 多晶的寬度L：一般為最小溝道尺寸，即工藝中的最小特征尺寸； 擴(kuò)散區(qū)的長(zhǎng)度H：根據(jù)電路中的所設(shè)計(jì)的MOS管的寬長(zhǎng)比確定H=（W/H）*L； 擴(kuò)散區(qū)的最小寬度：根據(jù)接觸孔的大小以及接觸孔到有源區(qū)的最小間距C及接觸孔至多晶的最小間距T之和來(lái)確定； 接觸孔的大小由工藝要求決定； 有源區(qū)引出的鋁線寬度必須滿(mǎn)足對(duì)接觸孔的最小外圍。,p-MOS管 如圖所示P-MOS管做在n-well里，在襯底（n-well）上注入N+，并將 其置高電位，使阱與源、漏之間的二極管截止，起到隔離和保護(hù)的作用。,n-MOS管 如圖所示N-MOS管直接做P襯底上，源極與漏極注入N+，源極接GND。,在版圖設(shè)計(jì)中要細(xì)致解決兩方面問(wèn)題：總體布局和器件的個(gè)體的設(shè)計(jì)問(wèn)題：而布局問(wèn)題的關(guān)鍵是要解決其對(duì)稱(chēng)性問(wèn)題。尤其在全差動(dòng)電路中的不對(duì)稱(chēng)性會(huì)產(chǎn)生輸入?yún)⒖际д{(diào)電壓，因而限制了可檢測(cè)的最小信號(hào)電平。所以