模拟CMOS集成电路设计：震荡器
CMOS模拟集成电路设计_ch10稳定性和频率补偿
– 减小带宽
– 密勒补偿 ：需要考虑RHZ
G
18.08.2021
BAv(0)|p1|gCm CI
p2
g mII CL
z
g mII CC
23
编辑课件
二级运放设计实例（optional）
• 约束条件
– 电源电压 – 工艺 – 温度
设计描述
小信号增益
频率响应，增 益带宽积GB
相位裕度PM 输入共模范围
13
编辑课件
• 单级运放的频率补偿（续）
Bode图，β＝1
18.08.2021
14
编辑课件
• 单级运放的频率补偿（续）
方法： ▪增加负载电容，即调整主极点 ▪避免镜像极点 ▪第一非主极点，必须离原点尽量远（大于等于GB）
18.08.2021
15
编辑课件
• 单级运放的频率补偿（续）
↑ Rout→AV↑，虽然ωp，out=(RoutCL)-1降低, 由于不影响GX和PX，因此，增大Rout并不能对运放进行补偿
18.08.2021
3
• 增益交点 • 相位交点
编辑课件
在一般反馈电路的处理中，β小于或等于1，且与频率无关；当β<1，幅值 曲线会下移，增益交叉点会向原点方向移动，系统更易稳定。因此，常分 析βH=H （β=1）的相位图和幅值图。
18.08.2021
4
编辑课件
• 波特（Bode）图
1、在每个零点频率处，幅值曲线 的斜率按20dB/dec变化；在每个极 点频率处，其斜率按－20dB/dec变 化。 2、对一个在左半平面的极点（零 点）频率ωm ，相位约在0.1 ωm处开 始下降（上升），在ωm处经历－ 45°（ ＋45）的变化，在大约10 ωm处达到－90 °（ ＋90 °）的变 化。右半平面的情况，反之。
CMOS模拟集成电路设计
CMOS模拟集成电路设计CMOS模拟集成电路是一种基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术实现的集成电路，主要用于设计和制造各种模拟电路，如运放、滤波器、振荡器、功率放大器等。
本文将介绍CMOS模拟集成电路设计的原理、方法和相关技术。
CMOS模拟集成电路的设计原理是基于CMOS技术中的n型和p型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS和PMOS)。
这两种晶体管互补工作在导通和截止之间，通过改变栅极电压来控制电流的流动。
此外，CMOS技术还使用了源沟道结构和金属氧化物半导体(MOS)的结构特性，以提供可靠的电流和电压增益。
CMOS模拟集成电路设计的方法涉及到几个关键的步骤。
首先，设计师需要进行电路架构设计，确定电路所需的功能和性能指标。
然后，根据电路的需求，设计师需要选择和设计适当的基本电路单元，如差分放大器、共源共极放大器等。
接下来，设计师需要利用各种仿真工具对电路进行模拟和验证，以确保电路的稳定性和可靠性。
最后，设计师需要进行版图设计和布线，生成最终的集成电路布局。
在CMOS模拟集成电路设计过程中，设计师需要考虑到多种因素。
首先，设计师需要选择适当的工艺和器件参数，以满足电路性能和功率需求。
其次，设计师需要进行功耗和噪声分析，以优化电路的能耗和信号质量。
此外，设计师还需要考虑温度和工作条件下电路的性能稳定性。
CMOS模拟集成电路设计中的一项重要任务是电路的性能评估和优化。
设计师可以使用各种技术和工具来提高电路的性能，如电流镜设计、电源抑制技术、反相器结构优化等。
此外，设计师还可以通过器件和工艺的改进来提高电路的性能。
总结起来，CMOS模拟集成电路设计是一项复杂的任务，需要设计师具备深厚的电路和器件知识，以及熟练的仿真和设计工具的使用。
通过深入理解电路原理和方法，设计师可以设计出高性能和可靠的模拟集成电路。
在未来，随着CMOS技术的不断发展和改进，CMOS模拟集成电路将在各种应用领域发挥越来越重要的作用。
cmos模拟集成电路工程实例设计
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.。
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计 (2)
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计一、设计目标本次课程设计目标是：通过对CMOS模拟集成电路设计第二版中的一个电路设计实例进行仿真分析、电路优化及布局设计，深入理解和掌握CMOS模拟集成电路的基本原理及设计方法，培养学生分析和设计模拟集成电路的能力。
二、课程设计内容1.复习：基本模拟电路的分析和设计方法在进行CMOS模拟集成电路设计前，学生需要具备基本模拟电路的分析和设计方法。
本节将对常见的放大电路（比如共射放大电路，共基放大电路和共集放大电路等）的分析和设计方法进行复习。
2.CMOS反相器设计实例讲解本部分将讲解CMOS反相器的结构及原理，并通过具体的例子进行电路设计分析和仿真。
帮助学生了解CMOS反相器的设计方法、电路特性及其影响因素。
3.电路优化与参数选择在本部分，我们将重点介绍电路优化及参数选择的方法。
从电路的性能和稳定性等方面进行优化选择，并通过仿真结果来证明优化参数的效果。
4.布局设计与模拟验证本部分将介绍CMOS模拟集成电路的布局设计及模拟验证方法。
布局设计不仅可以影响电路的性能，也会影响电路的稳定性和可靠性。
通过模拟验证对电路进行分析验证。
三、设计评分方案本次课程设计采用滚动评分的方式，共计100分，具体评分如下：1.复习及设立问题：10分2.设计实例介绍及分析：20分3.参数选择及电路优化：30分4.布局设计及模拟验证：40分四、设计要求1.学生需要独立完成所有实验任务，不允许抄袭2.电路模拟软件使用HSPICE或者Spectre等，本节课程以HSPICE为例3.学生需要提交电路仿真截图、仿真结果以及电路设计原理图等作为实验报告。
五、总结通过本次课程设计的学习，学生可以深入了解CMOS模拟集成电路设计的基本原理及设计方法，并且培养分析和设计模拟集成电路的能力，为以后的研究或工作打下更好的基础。
同时，通过本次课程设计，学生能进一步加深对学过的知识的理解，增强把理论知识转化为实际工程应用的能力，提高实际应用能力和工程素质。
CMOS模拟集成电路设计课程设计
CMOS模拟集成电路设计课程设计概述本设计以CMOS工艺为基础，要求完成一个简单的模拟集成电路的设计。
本课程旨在让同学们获得实践经验，强化相关知识的掌握程度，提高实验能力。
本设计的主要内容包括：基本电路设计、实验测试以及技术文献综述。
设计目标设计一个可靠、高性能且低功耗的CMOS模拟电路。
本设计中，将以一款CMOS 芯片为基础，使用新一代技术来实现其设计方案。
该方案应考虑到多个设计要素，如速度、功耗、面积、噪声等等。
设计过程基本电路设计本设计中的基本电路为一个基本差分放大器电路，该电路的特点是它可以将平衡的差分信号转换成单端输出信号。
差分放大器有以下几个优点：•高CMRR值•提高电压增益•减少同相信号噪声此外，差分放大器也具有以下几个劣势：•增加了复杂度•增加了功耗•增加了芯片面积实验测试完成差分放大器电路设计后，应进行实验测试以验证其性能。
在本设计中需要进行以下测试：•静态电流测试•差分输入电压放大测试•CMRR测试•带宽测试技术文献综述在本设计的最后阶段，应完成技术文献综述。
在这一部分，学生需要在IEEE、ACM、IEEEXPLORE等学术平台中寻找与本设计相关的学术论文，并对其内容进行概述、分析和讨论，以进一步理解CMOS模拟集成电路设计的核心原理。
结论本设计可以让学生获得机会与机器设计专业知识方面的知识和技能，同时将其与实际工程实践相结合。
本设计可用于培养学生的分析、协作以及研究技能，以满足我们日益增长的需求。
对于这些方面的学习，不仅可以从学术上获得好处，还可以为实际工程做好准备，开发出更优秀的产品。
CMOS模拟集成电路设计与仿真
CMOS模拟集成电路设计与仿真CMOS（互补金属-氧化物半导体）模拟集成电路设计与仿真在当前半导体行业中具有重要的地位。
CMOS模拟集成电路是指利用CMOS工艺制作的电路，它融合了模拟电路和数字电路的特点，可以实现复杂的模拟信号处理和调制解调等功能。
在本文中，我们将介绍CMOS模拟集成电路的设计流程、仿真方法以及相关应用。
CMOS模拟集成电路设计的流程包括需求分析、电路拓扑设计、器件选型和尺寸确定、偏置电流源设计、电路级仿真与优化等几个步骤。
首先，需求分析是确定电路的性能指标和功能要求，包括增益、带宽、功耗等。
然后，根据需求分析，设计电路的拓扑结构，确定电路中各个电子器件的连接关系和整体布局。
接下来，从器件库中选择合适的器件，并确定器件的尺寸，以满足性能指标。
偏置电流源设计是保证电路工作的稳定性和线性度的关键，其中包括长尾对偏置、电流镜等方式。
最后，进行电路级仿真与优化，通过仿真分析电路的静态和动态性能，并对电路参数进行优化。
CMOS模拟集成电路的仿真方法有很多种，常见的包括电路级仿真和系统级仿真。
电路级仿真主要是使用电路仿真工具（如Cadence、SPICE 等）对电路进行详细的分析和验证，包括直流工作点分析、交流增益分析、噪声分析、失调分析等。
系统级仿真则是利用系统仿真工具（如MATLAB、Simulink等）对整个模拟集成电路进行性能评估和验证，包括输入输出特性、信噪比、动态范围等。
仿真结果可以帮助设计人员理解电路的工作原理、验证电路的性能指标，同时可以指导设计改进和优化。
CMOS模拟集成电路的应用非常广泛，包括通信、媒体、医疗和电力等领域。
以通信领域为例，CMOS模拟集成电路可以用于信号调制和解调、频率合成、射频前端等。
在媒体领域，它可以用于音频放大器、视频处理、图像传感器等。
在医疗领域，CMOS模拟集成电路可以实现心电图放大器、血压测量设备等。
在电力领域，它可以用于电力传输和转换、能量管理等。
两种高频CMOS压控振荡器的设计与研究
两种高频CMOS压控振荡器的设计与研究锁相环在通讯技术中具有重要的地位，在调制、解调、时钟恢复、频率合成中都扮演着不可替代的角色。
可控振荡器是锁相环的核心部分。
最近，鉴于对集成电路低功耗和高集成度的追求，越来越多的研究人员投人到基于CMOS工艺的压控振荡器的设计。
环形压控振荡器因为具有宽的调谐范围和小的芯片面积，在电路的精心设计下也可以具有不错的相位噪声性能，从而在数字通信系统中得到广泛的应用。
而随着CMOS工艺特征尺寸的不断减小，根据CMOS工艺按比例缩小理论，电源电压也要同比例降低。
与采用1．8 V电源电压的0．18 μm CMOS工艺相比，传统全差分延时单元结构的输出信号的摆幅被限制在非常小的区域内，不但降低了输出信号的信噪比(SNR)，而且必须经过放大等一系列处理后才能送给下一级电路。
文中分析了影响压控振荡器性能的重要参数，同时设计实现了两种多谐压控振荡器，给出了相应的实验结果。
1 VCO的工作原理与性能指标VCO是一个电压/频率转换电路，在环路中作为被控振荡器，它的输出频率应随控制电压线性地变化。
一个理想的VCO其输出频率和输入频率的关系ωout=ω0+KVCOVcont (1)式中，ω0是控制电压Vcont为零时的振荡器的固定频率，KVCO为VCO的增益或灵敏度(单位为rad／s·V-1)。
由式(1)可以推导出VCO的传输函数由式(2)可以得出，当VCO被放在锁相环中时，其输出经分频器后接到鉴相器的输入，对鉴相器输出起作用的不是其频率，而是相位。
所以在锁相环中VCO通常被看作输入为控制电压，输出为相位的系统。
所以VCO在锁相环系统中就像一个理想的积分器，其传输函数可以表示为在实际应用中，VCO的线性范围有限，超出这个范围之后，环路的参数就会变化较大，不利于环路设计。
通常，评价VCO的好坏主要有以下特征：(1)低抖动或低相位噪声：由于电路结构、电源噪声、地噪声等因素的影响，VCO的输出信号并不是理想的方波或正弦波，其输出信号存在一定的抖动，转换成频域后可看出信号中心频率附近也会有较大的能量分布，即相位噪声。
模拟cmos集成电路设计知识点总结
模拟cmos集成电路设计知识点总结模拟CMOS集成电路设计是一个涉及多个学科领域的复杂课题，包括电子工程、物理、材料科学和计算机科学等。
以下是一些关键知识点和概念的总结：1. 基础知识：半导体物理：理解半导体的基本性质，如本征半导体、n型和p型半导体等。
MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）工作原理：理解MOSFET的基本构造和如何通过电压控制电流。
2. CMOS工艺：了解基本的CMOS工艺流程，包括晶圆准备、热氧化、扩散、光刻、刻蚀、离子注入和退火等步骤。
理解各种工艺参数对器件性能的影响。
3. CMOS电路设计：了解基本的模拟CMOS电路，如放大器、比较器、振荡器等。
理解如何使用SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）进行电路模拟。
4. 噪声：理解电子器件中的噪声来源，如热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等。
了解如何减小这些噪声的影响。
5. 功耗：理解CMOS电路中的功耗来源，如静态功耗和动态功耗。
了解降低功耗的方法，如电源管理技术和低功耗设计技术。
6. 性能优化：理解如何优化CMOS电路的性能，如提高速度、减小失真和提高电源效率等。
7. 可靠性问题：了解CMOS电路中的可靠性问题，如闩锁效应和ESD（静电放电）等。
8. 版图设计：了解基本的版图设计规则和技巧，以及如何使用EDA（Electronic Design Automation）工具进行版图设计和验证。
9. 测试与验证：理解如何测试和验证CMOS集成电路的性能。
10. 发展趋势与挑战：随着技术的进步，模拟CMOS集成电路设计面临许多新的挑战和发展趋势，如缩小工艺尺寸、提高集成度、应对低功耗需求等。
持续关注最新的研究和技术进展是非常重要的。
以上是对模拟CMOS集成电路设计的一些关键知识点的总结，具体内容可能因实际应用需求和技术发展而有所变化。
深入学习这一领域需要广泛的知识基础和持续的研究与实践。
CMOS模拟集成电路设计-ch14振荡器
4.1 环形振荡器调节（续）
正反馈引起的延时变化
半边电路等效： I1↑→|-1/gm3,4|↓ →（ -1/gm3,4）||R1,2=R/(1-gm3,4R)↑ →fosc ↓
缺点：R1R2上的电流在控制过程 中会发生变化，输出摆幅在调节 范围内变化
-2/gm
半边等效
4.1 环形振荡器调节（续）
保证变容二极管反偏或正偏较弱
4.2 LC振荡器的调节（续）
变容二极管
N阱与衬底的电容 减小串连电阻
4.2 LC振荡器的调节（续）
变容二极管 消除N阱与衬底的电容的影响 采用PMOS器件电路
5、VCO的数学模型
相位与频率
d
dt
dt 0
VCO
Vout (t) Vm cos(out dt 0 ) Vm cos(0t KVCO Vcont dt 0 )
谐振时，Av gm1RP
接成反馈形式，谐振时，总相移 等于180，所以不能振荡
3.3 交叉耦合振荡器
起振条件： 谐振时，总相移为0
gm1RP1gm2 RP2 1
定义
4、压控振荡器
中心频率 调节范围ω2－ ω1
调节线性度 输出摆幅 功耗 电源与共模抑制
输出信号纯度： 信号抖动（Jitter）;相位噪声
剩余相位
ex KVCO Vcont dt
ex (s) KVCO
Vcont
s
积分器的传输函数
正反馈引起的延时变化（续） 利用差动对，使IT=ISS+I1， 保证输出振幅为2R1,2IT
为了避免M1M2没有电流通 过，在P点增加一个小恒流 源IH，以避免因此造成振 荡停止。 缺点：消耗了额外的电压余度
cmos模拟集成电路设计-实验报告
cmos模拟集成电路设计-实验报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：北京邮电大学实验报告实验题目：cmos模拟集成电路实验姓名：何明枢班级：2013211207班内序号：19学号：2013211007指导老师：韩可日期：2016 年 1 月16 日星期六目录实验一:共源级放大器性能分析 (1)一、实验目的 (1)二、实验内容 (1)三、实验结果 (1)四、实验结果分析 (3)实验二:差分放大器设计 (4)一、实验目的 (4)二、实验要求 (4)三、实验原理 (4)四、实验结果 (5)五、思考题 (6)实验三：电流源负载差分放大器设计 (7)一、实验目的 (7)二、实验内容 (7)三、差分放大器的设计方法 (7)四、实验原理 (7)五、实验结果 (9)六、实验分析 (10)实验五：共源共栅电流镜设计 (11)一、实验目的 (11)二、实验题目及要求 (11)三、实验内容 (11)四、实验原理 (11)五、实验结果 (15)六、电路工作状态分析 (15)实验六：两级运算放大器设计 (17)一、实验目的 (17)二、实验要求 (17)三、实验内容 (17)四、实验原理 (22)五、实验结果 (23)六、思考题 (24)七、实验结果分析 (25)实验总结与体会 (26)一、实验中遇到的的问题 (26)二、实验体会 (26)三、对课程的一些建议 (27)实验一:共源级放大器性能分析一、实验目的1、掌握synopsys软件启动和电路原理图（schematic）设计输入方法；2、掌握使用synopsys电路仿真软件custom designer对原理图进行电路特性仿真；3、输入共源级放大器电路并对其进行DC、AC分析，绘制曲线；4、深入理解共源级放大器的工作原理以及mos管参数的改变对放大器性能的影响二、实验内容1、启动synopsys，建立库及Cellview文件。
实验二：CMOS模拟集成电路设计与仿真
模拟集成电路设计实验报告学生姓名刘梦曦、刘敬亚学号 2010101012、2010101026班级通信 101指导老师石跃、周泽坤实验日期 2013年5月25、26日实验二：CMOS模拟集成电路设计与仿真一、实验步骤1、进入虚拟机下的Cadence（虚拟机下linux用户名：xcx 密码：000000）Cadence运行方法：在linux桌面右键选择新建终端——>在终端输入 cd tsmc0_18rfp4_v15 回车——>输入lmli 回车——>输入icfb& 回车2、在CIW（command Interpreter window）命令框中，点击Tools——> Library Manager，出现LM（Library Manager）窗口建立一个新的Library：点击File——>New——>Library，出现New Library 窗口；填入Library的名称，点击OK出现Load Technology窗口，添加工艺文件：选择analogLib，依次选择和添加所需要的器件，并且按照下图连接起来，并根据要求修改它们的参数，再保存，一个完整的电路拓扑图就形成了。
3、由Schematic产生symbol：打开Schematic，点击Design——>Create cellview——>From cellview，填写上相应的名称，点击OK，即可。
还可以将生成的symbol进行图形上的修改：可用ADD——>shape内的各种形状来修饰这个symbol的外观，最后保存。
4、仿真环境Affirma Analog Circuit design Environment的调用。
二、实验结果图1：OPA内部电路图图2：OPA Symbol图1、失调电压VOS（1）仿真电路的搭建仿真条件设置：VDD，VINP调用analogLib中的vdc，VDD：DC voltage=3.3VINP：DC voltage=1.8Gnd调用analogLib中gnd图3：失调电压Vos实际仿真电路图（2）仿真结果（管子匹配时，失调电压仿真）图4：管子匹配时失调电压仿真结果2、共模输入范围ICMR（1）仿真电路图搭建图5：ICMR实际仿真电路图仿真条件设置：VDD，VINP调用analogLib中vdcVDD：DC=voltage=3.3VINP：DC voltage=1.8Gnd调用analogLib中gnd（2）仿真结果图6：ICMR仿真结果3、AC GAM和PHASE MARGIN（1）仿真电路搭建仿真条件设置：VDD调用analogLib中vdcVDD：DC voltage=3.3VINP调用analogLib中vsinVINP：DC voltage=1.8，AC magitude=1C0：调用analogLib中capCapactiance=100TL0：调用analogLib中indInductance=100TGnd调用analogLib中gnd图7：AC GAIN和PHASE MARGIN实际仿真图（2）仿真结果图8：AC GAIN和PHASE MARGIN仿真结果4、共模抑制比CMRR（1）仿真电路图搭建仿真条件设置：VDD调用analogLib中vdcVDD：DC voltage=3.3VVINP调用analogLib中vsinVINP：DC voltage=1.8V，AC magitude=1VVINN调用analogLib中vsinVINN：DC voltage=0V，AC magitude=1Vgnd调用analogLib中gnd图9：CMRR实际仿真电路图（2）仿真结果图10：CMRR仿真结果5、电源抑制比PSRR（1）仿真电路图搭建仿真条件设置：VDD调用analogLib中vdcVDD：DC voltage=3.3V，AC magitude=1VVINP调用analogLib中vsinVINP：DC voltage=1.8VGnd调用analogLib中gnd图11：PSRR实际仿真电路图（2）仿真结果图12：PSRR仿真结果6、摆率SR（1）仿真电路图搭建仿真条件设置：VDD调用analogLib中vdcVDD：DC voltage=3.3VVINP调用analogLib中vsourceGnd调用analogLib中gnd图13：SR实际仿真电路图（2）仿真结果图14：SR仿真结果图15：SR仿真结果（图片放大）。
模拟cmos集成电路设计
模拟CMOS集成电路设计1. 引言模拟CMOS集成电路设计是现代集成电路设计的重要领域之一。
随着电子技术的不断发展和进步，集成电路在各个领域都有着广泛的应用，尤其是模拟领域。
模拟CMOS集成电路设计是一门综合性学科，需要掌握深厚的电路理论知识和数理基础。
本文将介绍模拟CMOS集成电路设计的基本原理、常用工具和设计流程。
2. 模拟CMOS集成电路基本原理模拟CMOS集成电路是由大量的MOS晶体管和电阻电容等元件组成的电路。
它能够处理连续变化的电压信号，具有很高的放大和处理能力。
模拟CMOS集成电路设计的基本原理包括以下几个方面：2.1 MOSFET的基本原理模拟CMOS集成电路主要采用NMOS和PMOS两种类型的MOSFET。
NMOS晶体管工作在负电压下，电子流的导通；PMOS晶体管工作在正电压下，空穴流的导通。
MOSFET的基本原理和参数是设计模拟CMOS电路的基础。
2.2 CMOS反相放大器CMOS反相放大器是模拟CMOS电路的基本模块。
它能够将输入电压放大并反向输出。
通过设计合适的电路结构和参数，可以实现不同的放大倍数和频率响应。
2.3 模拟CMOS电路的环路增益模拟CMOS电路的环路增益是指电路反馈回路的增益。
环路增益对电路的稳定性和性能有重要影响。
通过选择合适的电路结构和控制参数，可以提高电路的稳定性和性能。
3. 模拟CMOS集成电路设计工具3.1 SPICE仿真工具SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种广泛使用的电路仿真工具。
它能够模拟和分析模拟CMOS电路的性能，帮助设计师进行电路参数优化和性能评估。
3.2 Cadence工具套件Cadence是一套综合性的集成电路设计工具套件。
它包括了原理图设计、布局设计、电路仿真和物理验证等模块，可以实现从概念到最终产品的全流程设计。
3.3 ADS高频仿真工具ADS（Advanced Design System）是一种专业的高频电路仿真工具。
CMOS 数控振荡器设计
CMOS 数控振荡器设计1 引言随着数字信号处理数字信号处理越来越广泛的应用，数字锁相环DPLL（Digital Phase Lock Loop）在现代集成电路设计中也越来越普遍，特别是在数字信号处理器DSP 和微处理器这类高性能数字电路应用中，数字锁相环更是一种必不可少的电路。
与传统的模拟锁相环（Analog Phase-Locked Loop）相比，由于数字锁相环较少采用高阻值电阻、电容以及电感等非线性器件，可以采用与高速数字逻辑电路相兼容的制造工艺来设计和制造，也更加容易在数字系统中应用。
一个典型的数字锁相环结构，数控数控振荡器振荡器DCO（Digital-Controlled Oscillator）是其中最关键和核心的部分。
数控振荡器DCO 输出了可变频率的振荡波形，决定了整个锁相环的噪声性能和功耗。
数字时间转换器（Time - to - DigitalConverter）输出了参考时钟和反馈来的输出时钟之间的相位差，一个数字环形滤波器（Digital LoopFilter）代替了模拟环形滤波器来控制DCO，由与参考时钟的相位差来控制DCO 输出或高或低的振荡频率，输出振荡信号由负反馈送到数字时间转换器，使相位差减小，最终让输出信号频率与参考时钟频率一致，即达到相位锁定。
整个DCO 因此不再需要含有电容或电感，同时也减少漏电流和电源噪音的问题。
图1 数字锁相环的基本结构2 电路结构和原理数控振荡器有多种实现结构，本文设计了一种完全采用静态CMOSCMOS 逻辑电路的DCO 结构，该DCO基于由CMOS 反相器构成的环形振荡器，其电路结构。
图2 电路结构图，每一级环形振荡器均是5 个CMOS反相器串联，并构成闭环负反馈回路，每个反相器的输出也与下一级环形振荡器对应的反相器输出相连。
根据巴克豪森准则：振荡器要产生振荡，那么环路增益必须大于等于一且总相移有360°。
因此环路中进行反相的次数必须是奇数，三个以上的奇数个CMOS 反相器串联闭环回路，在一个微小的激励下都能够产生振荡。
模拟CMOS集成电路设计
模拟CMOS集成电路设计CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是一种常用的集成电路技术，它集成了互补式MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）晶体管。
CMOS集成电路在现代电子设备中广泛应用，包括微处理器、存储器、传感器等。
在CMOS集成电路设计中，主要包括电路设计、布局设计和物理设计三个步骤。
首先是电路设计阶段。
在这个阶段，设计师需要根据需求，设计出满足功能要求的电路。
在CMOS集成电路中，常用的电路包括放大器、逻辑门、时钟电路等。
设计师需要选择适当的元件和电阻、电容等被动元件，并根据以往的经验和电路模拟工具进行电路仿真和优化，以确保电路功能的正确性和稳定性。
接下来是布局设计阶段。
在这个阶段，设计师需要将电路的不同元件绘制在芯片的平面图上，并确定它们之间的连接。
设计师需要考虑到元件之间的距离、尺寸和位置，以最大程度地优化电路的性能和布局的紧凑性。
此外，还需要考虑到电路的供电和接地网络的布局，以确保信号的良好传输和降低噪音干扰。
布局设计要求设计师具有创造性和良好的空间意识。
最后是物理设计阶段。
在这个阶段，设计师需要将布局转化为制造可行的物理布局。
设计师需要考虑到工艺工程的要求，如晶圆的尺寸和掩膜的制造。
设计师需要通过使用CAD工具进行器件的布局、连线规划和优化，以确保电路的可制造性和可靠性。
此外，还需要考虑到电路的功耗和散热问题，以确保电路的长期稳定性。
总的来说，CMOS集成电路设计涉及多个阶段，包括电路设计、布局设计和物理设计。
设计师需要通过使用电路仿真工具和CAD工具进行电路的仿真和优化，并考虑到电路功能、布局紧凑性和制造可行性等因素，以设计出满足要求的CMOS 集成电路。
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计
一、介绍
本文档主要介绍《CMOS模拟集成电路设计第二版》课程设计的内容和要求。
该课程设计是为了帮助学生深入理解CMOS模拟集成电路设计的基本原理和应用，提高学生的实践能力和创新思维。
二、课程设计内容
本次课程设计要求学生设计并仿真一个基于CMOS技术的单管放大器电路。
该电路要求具有以下特点：
1.输入阻抗高，输出阻抗低；
2.放大电压增益高，带宽宽；
3.输出波形失真小，不失真；
4.电路功耗小，能够满足实际需要。
三、课程设计要求
1.电路设计要求满足以上特点，并能够满足实际的工作需要；
2.仿真结果要通过激励响应波形、频率响应曲线等方式进行展示，并有
效分析测试结果和目标设定的贴近程度；
3.课程设计报告要求学生详细描述电路设计的背景、原理、仿真结果等
内容，并对不足之处进行分析，并提出有效的改进措施；
4.课程设计报告要求采用Markdown文本格式输出，并应当符合学院的
学术要求和规范。
四、课程设计时间安排
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计的时间安排分为以下几个环节：
1.确定题目和要求：2周；
2.电路设计和仿真：6周；
3.课程设计报告的撰写、提交、评阅和答辩：4周。
五、结论
CMOS模拟集成电路设计是电子信息工程专业中的重要课程，对于培养学生的实践能力、创新能力、工程能力等方面都具有重要意义。
通过本次课程设计，相信学生们能够更加深入地了解和掌握CMOS模拟集成电路设计的基本原理和应用，提高实践能力和创新思维，为今后的学习和工作奠定扎实的基础。
模拟cmos集成电路设计 (2)
模拟CMOS集成电路设计引言在现代电子设备中，集成电路无处不在。
其中，CMOS （Complimentary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）是一种常用的集成电路技术。
CMOS集成电路设计是指设计和优化各种模拟电路、数字电路和混合信号电路的过程，以满足特定的应用需求。
在本文档中，我们将介绍模拟CMOS集成电路设计的基本原理、步骤以及常见的设计技巧。
我们将从设计规范的制定开始，一直到电路验证和验证。
通过阅读本文档，读者将了解到在设计模拟CMOS集成电路时应该考虑的各种因素，并具备一定的设计能力。
设计规范在开始模拟CMOS集成电路设计前，制定明确的设计规范非常重要。
设计规范应该包括以下内容：1.电路功能：描述电路的功能和期望的输入输出特性。
2.电路性能：定义电路的性能指标，如增益、带宽、噪声等。
3.技术限制：确定电路设计的技术限制，如制造工艺和电路元件的规格。
4.耗电量：设定电路的功耗要求，包括静态功耗和动态功耗。
5.成本：估计电路设计的成本，包括制造成本和开发成本。
电路拓扑设计电路拓扑设计是指设计模拟CMOS集成电路的基本结构和连接方式，以实现所需的功能。
在设计电路拓扑时，应该考虑以下要点：1.输入输出特性：根据设计规范确定输入输出特性的要求，并选择合适的电路结构。
2.偏置电路：设计合适的偏置电路以提供所需的工作点稳定性。
3.放大电路：根据输入输出特性要求设计放大电路，确定电路的增益和带宽。
4.反馈电路：根据需要添加反馈电路以实现所需的增益、稳定性和线性度。
5.输出级：设计输出级以实现所需的输出电流和电压。
在电路拓扑设计过程中，可以使用各种常见的电路结构，如共射放大器、共基放大器、共集放大器等。
设计优化在完成电路拓扑设计后，需要对电路进行优化以满足设计规范的要求。
设计优化可以根据所需的电路性能采取以下措施：1.尺寸优化：通过调整电路中的晶体管尺寸来改变电路的增益和带宽。
cmos模拟集成电路设计基础
cmos模拟集成电路设计基础CMOS模拟集成电路（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Analog Integrated Circuit）是一种基于CMOS技术的模拟电路集成化设计。
以下是CMOS模拟集成电路设计的基础知识：1.CMOS技术：CMOS是一种集成电路制造技术，其中包含两种类型的晶体管：NMOS（N型金属氧化物半导体）和PMOS（P型金属氧化物半导体）。
通过将NMOS和PMOS 晶体管结合，可以实现低功耗、高集成度和高性能的模拟集成电路设计。
2.基本元件：CMOS模拟集成电路设计中使用的基本元件包括晶体管、电容器和电阻器。
NMOS和PMOS晶体管用于实现放大和开关功能，电容器用于存储电荷和控制频率响应，电阻器用于调整电路的工作条件。
3.偏置电路：CMOS模拟集成电路中的偏置电路用于提供恒定和稳定的电流或电压。
它包括电流镜（Current Mirror）电路和电压源（Voltage Reference）电路。
这些电路通过调整电流和电压的偏置，使电路在不同工作条件下具有可靠的性能。
4.放大电路：CMOS模拟集成电路中的放大电路用于增强输入信号的幅度。
放大电路通常由差分放大器（Differential Amplifier）和级联的共尺寸（Common-Source）放大器组成。
放大电路的设计需要考虑输入电阻、增益、带宽和稳定性等因素。
5.反馈电路：CMOS模拟集成电路中的反馈电路用于控制电路的增益和稳定性。
反馈电路通过将一部分输出信号反馈到输入端，调整输入和输出之间的关系，实现精确的控制和稳定性。
6.输出级：CMOS模拟集成电路的输出级用于驱动负载并提供所需的电流或电压。
输出级通常包括驱动电路和输出级晶体管。
7.噪声和功耗：在CMOS模拟集成电路设计中，需要注意噪声和功耗的控制。
减小噪声可以通过优化偏置电路和减小环境干扰来实现。
降低功耗可以通过优化电路结构、选择合适的电源电压和电流等方式来实现。
cmos模拟集成电路设计 书
cmos模拟集成电路设计书关于cmos模拟集成电路设计的书籍推荐当涉及到CMOS模拟集成电路设计时，学习正确的知识和技术非常重要。
而书籍是学习的重要资源之一。
在这篇文章中，我将向大家推荐几本关于CMOS模拟集成电路设计的书籍，并逐步解释它们的主题和内容。
CMOS模拟集成电路设计是电子工程师必须掌握的一项重要技能。
随着集成电路技术的发展，CMOS模拟集成电路的设计需求也越来越多。
因此，学习和理解CMOS模拟集成电路设计原理和技术，对于专业人士以及正在学习该领域的学生来说是至关重要的。
书籍推荐：1.《CMOS模拟集成电路设计》（作者：Razavi B.）这本书是CMOS模拟集成电路设计的经典教材之一，广泛用于大学本科和研究生教育。
它以系统的方式讲解了模拟电路设计的基本概念、电路拓扑、噪声和功耗等重要问题。
除此之外，该书还涵盖了CMOS电流镜、MOS差动放大器、运算放大器、参考电路、振荡器和管子、电流源等关键知识，能够为学习者提供全面的理解和基础知识。
2.《模拟VLSI设计方法》（作者：Elad Alon）该书是一本关于CMOS模拟电路设计和VLSI系统设计的综合教材。
从电路原理到设备特性，以及电路优化和布局设计等内容均涵盖其中。
此外，书中还提供了大量的例子和习题，供读者进行实践和巩固知识。
该书的主题涵盖了大量的内容，既适合初学者入门，也适用于有一定基础的专业人士。
3.《模拟电子电路设计》（作者：Demassa T.C.，Ciccone R.J.）这本书是一本系统综合的CMOS模拟电路设计指南，适合大学本科和研究生教育。
它涵盖了从基础知识到高级应用的全面内容，包括放大器、频率响应、输出阶级以及噪声等主题。
此外，书中还提供了充足的例子和习题，帮助读者深入理解和掌握所学内容。
以上是我推荐的关于CMOS模拟集成电路设计的书籍。
它们都提供了较为全面和深入的知识，涵盖了从基础概念到专业应用的内容。
CMOS模拟集成电路设计并不是一项容易掌握的技能，需要系统的学习和实践。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
為了在溫度和製程變化下能確保振盪出現，一般來說我 們選擇迴路增益至少為所需值的二或三倍。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
682
振盪回授系統
振盪回授系統的不同觀點。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
683
例題 14.1
益可被導出為
A0
1
1
OSC 0
2
那就是說A0=√2。如預期地，此數值比三級環形振盪器還小。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
695
例題 14.3〈續〉
答： 利用每級 45o 相位偏移，振盪器提供了四個相位及其互補組態。如圖 14.16所示。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
696
例題 14.4
維持於飽和區時，我們得到 ISSRP≦VTH，也就是在每個汲極之峰對峰振
幅不可超過 VTH。
如何決定最小供應電壓呢?如果 VDD 被降低時，在每個差動對之共 源極節點電壓會下降，如圖14.17(a)之 VP，且最後會驅使繼承電晶體進 入三極管區。因此我們必須計算最差情況之 VP 值，注意 VP 的確隨時間 變化，因為當輸入差變大時，M1 和 M2 所攜帶之電流不同。
答：
如果每級電路增益比 2 大，則振幅會成長直到每個差動對遇到完全的切 換，那就是說直到 ISS 在每半個週期中完全被導入其中一邊。所以在每 個節點之振幅為 ISSR1，從圖14.12之波形來看，我們也觀察到每級電路 都在一部份週期中位於其高增益區中(舉例來說當 |VX－VY| 很小時)。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
691
環形振盪器
使用CMOS反轉器之環形振盪器。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
692
環形振盪器
當一個節點由 VDD 初始化時之環形振盪器的波形。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
693
環形振盪器
(a)五級單端環形振盪器；(b)四級差動環形振盪器。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
679
一般性考慮
回授系統。
Vout (s) H (s)
Vin
1 H (s)
如果放大器本身在高頻時遇到相位偏移使得整體回授變 正時，則會產生振盪現象。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
680
一般性考慮
振盪系統隨時間的進展。
如果∠H(jω0)=180o
689
三級環形振盪器之極點位置
s1 ( A0 1)0
s2,3
A0
(1 2
j
3)
10
Vout (t)
a exp
A0 2
2
0t
cos
A0 2
3
0t
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
690
例題 14.2
如圖14.12所示為圖14.8之振盪器之差動實現。每級電路之最大電壓振幅 為何?
第十四章 振盪器
類比CMOS積體電路設計
678
簡目
14.1 一般性考慮 14.2 環形振盪器 14.3 LC振盪器
14.3.1 交錯耦合振盪器 14.3.2 Colpitts振盪器 14.3.3 單埠振盪器
14.4 電壓控制振盪器
14.4.1 環形振盪器中的調諧 14.4.2 LC振盪器中的調諧
14.5 VCOs之數學模型
694
例題 14.3
在圖14.15(b)之四級振盪器中，每級組態所需之最小電壓增益為何?此電 路提供了多少的信號相位呢?
答：
使用相似於圖14.8之符號，我們得到：
H
(s)
1
A04
s
0
4
若電路要產生振盪，每級電路必須貢獻一頻率相關相位偏移為
180o/4=45o。此時頻率為 tan－1ωOSC/ω0=45o，因此ωOSC=ω0。最小電壓增
加入一理想反轉組態，在頻率零附近提供負回授且消除 了箝制的的問題。但因為迴路增益在非常高頻時會消失， 我們觀察到電路無法在同樣的頻率下滿足巴克豪森條件， 故無法產生振盪現象。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
686
三級環形振盪器
三級環形振盪器之波形。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
687
三級環形振盪器
忽略閘極-汲極重疊電容效應並以 －A0/(1+s/ω0) 來象徵每
個組態之轉移函數，我們得到迴路增益為：
H
(s)
1
A03 s
0
3
振盪發生的頻率被給定為
tan 1 OSC 600 0
OSC
3 0
在 ωOSC 之迴路增益大小等於一
A03
3 1 A0 2
1
OSC 0
2
解釋為何如果一個單一共源極組態位於單增益迴路中無法產生振盪。
答：
從圖14.4中，可看出開路迴路電路僅包含了一個極點，因此提供最大頻 率相關相位偏移為 90o(在無限大頻率時)，因為共源極組態顯示了由閘極 至源極之信號反轉所產生之直流相位偏移為 180o，最大整體相位偏移為 270o。因此迴路將無法維持振盪的成長。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
684
雙極點回授系統
兩個重要的極點會出現在信號路徑上，允許頻率相關相 位偏移趨近於 180o。不幸的是，由於經過每個共源極組
態之信號反轉，此電路在頻率零附近顯示了正回授現象，
所以它僅產生箝制而非振盪現象。
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
685
雙極點回授系統
決定使用電阻性負載之差動對的環形振盪器之最大電壓振幅和最小供應 電壓，如果沒有電晶體必須進入三極管區時。假設每級電路都遇到完全 切換。
答：
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
697
例題 14.4〈續〉
答：
圖14.17顯示了兩個疊加組態。如果每級電路都遇到完全切換時，則每個 汲極電壓如 VX 或 VY，將在 VDD 和 VDD－ISSRP 之間變化。因此，當 M1 完 全開啟時，其閘極和汲極電壓分別等於 VDD 和 VDD－ISSRP。當此電晶體
VX V0 H ( j0 )V0 H ( j0 ) 2V0 H ( j0 ) 3V0
如果 |H(jω0)|>1，上述的和將會發散，而如果 |H(jω0)|<1
時，則
VX
1
V0
H ( j0 )
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
681
巴克豪森條件
如果一負回授電路具有一迴路增益能滿足下列兩個條件：
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器
688
三級環形振盪器之線性模型
Vout (s) Vin (s)
(1
A03
s /
0
)3
1
(1
A03
s /0
)3
(1
s
A03
/ 0 )3
A03
1
s
0
3
A03
1
s
0
A0
1
s
0
2
1
s
0
A0
A02
類比CMOS積體電路設計 第十四章 振盪器