CMOS运算放大器设计毕业设计
毕业设计CMOS运算放大器版图设计
摘要集成电路掩膜版图设计是实现电路制造所必不可少的设计环节，它不仅关系到集成电路的功能是不是正确，而且也会极大程度地阻碍集成电路的性能、本钱与功耗。
本文依据大体CMOS集成运算放大电路的设计指标及电路特点，绘制了大体电路图，通过Spectre进行仿真分析，得出性能指标与格元器件参数之间的关系，据此设计出各元件的版图几何尺寸和工艺参数，成立出从性能指标到版图设计的优化途径。
运算放大器的版图设计，是模拟集成电路版图设计的典型，利用Spectre对设计初稿加以模拟，然后对不符合设计目标的参数加以修改，重复这一进程，最终取得优化设计方案。
最后依照参数尺寸等完成了放大器的版图设计和版图的DRC、LVS验证。
关键词：集成电路，运算放大器，版图设计，仿真ABSTRACTIntegrated circuit layout design is an essential design part to realize circuit mask manufacturing, it is not only related to the integrated circuit to function correctly, but also can greatly affect the performance of the integrated circuit, the cost and the power consumption.Based on the basic CMOS integrated operational amplifier circuit characteristic and design target, we have rendered the basic circuit diagram, and simulation by Spectre, the simulated results are derived parameters and their relationship between determining factors, thereby defining a line with the design target domain size and processing parameters, finally we builded an optimization from the performance index to layout design .Operational amplifier IC layout design, is the design model of analog integrated circuit layout . Here we used Spectre to design draft which should be simulated, then modified which do not comply with the design goals of the parameters , repeat the process, and finally get the optimization design scheme. Finally, according to the parameters such as size finished the amplifier layout design and the DRC, LVS verification.KET WORDS: Integrated circuit, Operational amplifier, layout design, Simulation毕业设计（论文）原创性声明和利用授权说明原创性声明本人郑重许诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的功效。
毕业设计(论文)-低压高精度cmos运算放大器设计[管理资料]
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滨江学院毕业论文（设计）题目低压高精度CMOS运算放大器设计院系电子工程系专业电子科学与技术学生姓名学号指导教师职称讲师二Ｏ一一年一月十一日目录摘要： (1)第一章绪论 (2) (2) (3) (3)第二章CMOS放大器的设计基础 (4) (5) (5) (6) (6) (7) (7)第三章CMOS运算放大器的性能指标与基本结构 (8) (8) (9) (9) (10) (10) (11) (12) (12) (13) (13) (14)第四章运算放大器电路的设计与分析 (14) (15) (15) (16) (16) (17)第五章运算放大器的HSHCE仿真 (17) (18) (19) (20) (21)第六章结论与展望 (22)致谢 (23)参考文献 (24)低电压高精度CMOS运算放大器设计南京信息工程大学滨江学院南京 210044摘要:设计了一种采用CMOS 工艺的低电压高精度的运算放大器电路。
在设计中输入级采用两对跨导器件r ail- to- rail 的电路结构,从而实现输入级的跨导在整个共模输入范围内保持恒定。
输出级采用AB 类rail- to-r ail推挽结构, 达到高驱动能力和低谐波失真的目的。
此运放可提供15V 电压降,采用适当的输出负载, 闭环电压增益,单位增益带宽和相位裕度分别达到了80dB, 832kHz 和64。
关键词: CMOS; 低电压高精度; 运算放大器; Rail- to- Rail第一章绪论由于集成技术和大规模系统设计的飞速进步,电子工业在过去的几十年里取得了惊人的发展。
集成电路在高性能计算、通信和消费电子领域中的应用飞快发展。
事实上，正是这些应用所需求的计算和信息处理能力成为电子领域快速发展的驱动力。
当前的前沿技术已经为终端用户提供了一定的处理能力和便捷性，人们希望对这种超大规模集成电路系统设计具有重大影响的趋势延续下去。
对高性能处理能力和带宽不断增加的需求是信息业务最重要的特征之一。
CMOS运算放大器的分析及设计毕业设计论文(可编辑)
摘要随着集成电路工艺的发展,CMOS电路由于其低成本、低功耗以及速度的不断提高,在集成电路中获得越来越广泛的应用。
CMOS运算放大器也因其独特的性能优势常被用于模拟集成系统或子系统中,它的性能的好坏直接决定了整个模拟集成系统性能的好坏。
因此,有必要对用CMOS运算放大器进行深入的学习和研究。
CMOS运算放大器作为模拟集成电路最重要的功能模块,其设计一般包括以下几个步骤:确定设计要求;设计或综合;仿真;几何版图设计;版图后仿真;流片;测试。
本论文主要对两级CMOS运算放大器进行了前端设计及仿真。
论文在确定了两级CMOS运放设计规范要求的基础上,设计了两级CMOS运算放大器的基本电路结构,分析了各组成模块的电路功能,,通过分析性能参数与MOS管几何参数的关系,得到了电路中各MOS管的宽长比。
论文在介绍仿真环境OrCAD的结构特点及其工作性能的基础上,对所设计的电路进行了PSpice软件仿真,得到了设计电路的直流工作点、瞬态以及频率特性的仿真结果。
仿真结果分析表明所设计的电路符合预期的设计要求和设计指标,也验证了设计的两级CMOS运算放大器的可靠性和可行性。
关键词:CMOS;运算放大器;PSpice仿真;小信号放大;频率响应AbstractWith the development of CMOS technique, CMOS integratedcircuits have become the mainstream of integrated circuits techniques, due to its low cost, low power consumption and continuously improved speed. As the CMOS process has good performance merits, therefore the operational amplifier combined with CMOS technique has been widely used because of its unique performance.As the most important functional module in analog integrated circuits, the design of CMOS operational amplifier includes several steps as follows: determination design requirements, design or synthesis, simulation, design geometric layout, post-layout simulation, tape-out and test. The formal steps of the design of the two-stage CMOS operational amplifiers was provided in this paper, and the basic circuit structures of the two-stage CMOS operational amplifier was introduced. Based on determining the op-amp design specifications, the relationship between performance parameters and transistor geometry parameters was analyzed and the ratio of the transistors width to length was calculated. As a kind of simulation tool, the structural characteristics and work performance of OrCAD was described in detail. The feasibility of the design was determined by using PSpice simulation. Analysis of bias point, transient and the frequencycharacteristics of the circuit have been completed in this paper, and the simulation results showed that the designed circuit meets the design requirements and targets, also design the reliability and feasibility of the two-stage CMOS operational amplifier has been comfired.Key words: CMOS;Operational amplifier;Pspice simulation;Small signal amplification;Frequency response 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
CMOS运算放大器设计
CMOS运算放大器设计一、设计要求：电源电压VDD=3.3V以PMOS为输入管负载电容C out=1pF低频增益：Av>=70dB增益带宽积：GBW>=10MHz相位裕度：PM>=60°输出斜率：SR>=10V/us建立时间：<1us最小沟长：L min=0.5um已知参数：Kn`=89.9uA/V2Kp`=-31.9uA/V2Vthn=0.55VVthp=-0.73V二、放大电路设计为了满足增益要求我们设计了两级放大结构，电路图如下图一所示。
第一级使用差分放大器，由M1～M4组成；第二级由M6～M7组成，其中M6为该级放大管子。
M5、M7、M8构成电流镜，提供电流。
图二、放大电路电路仿真网表如下图一所示。
图一、网表（W/L)1=(W/L)2=77,(W/L)3=(W/L)4=3.5,(W/L)5=30,(W/L)6=14, (W/L)7=59,(W/L)8=15,为了避免短沟效应，取所有晶体管的沟长为L=1um。
取电流源电流为I8=10uA，则根据电流镜原理得流过M5的电流I5=20uA，流过M7的电流为I7=40uA。
从而可得I1=I2=I3=I4=1/2I5=15uA I6=I7=40uA第一级放大倍数为 A v1=g m1(r o2‖r o4)第二级放大倍数为 A v2=-g m6(r o6‖r o7)总的放大倍数为 Av=A v1 A v2=- g m1(r o2‖r o4) g m6(r o6‖r o7)由公式I D=1/2(uC ox)W/LV ov2g m=2I D/V ovr o=V A/I D可得于是计算得Av≈10000=80dB仿真波形如图三所示。
输入振幅为100uV，输出约为1V，放大倍数约为80dB，与理论计算结果基本一致，满足要求。
图三、输入输出仿真波形三、DC仿真DC仿真输入输出波形如图四所示。
取输入电压为Vinn=Vinp=2v。
CMOS高性能运算放大器研究与设计
CMOS高性能运算放大器研究与设计摘要：本文针对CMOS高性能运算放大器的研究与设计进行了探讨。
首先介绍了运算放大器的概念及其在集成电路中的重要性。
随后分析了CMOS技术在运算放大器设计中的优势与挑战。
接着详细讨论了运算放大器的基本电路结构，并针对不同参数要求进行了优化设计。
最后，通过仿真和实验验证了设计的可行性和性能。
一、引言运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）是集成电路中一种非常重要的器件。
它具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点，在模拟信号处理、电压比较和滤波等应用中起着关键作用。
随着集成电路技术的发展，CMOS技术成为制作运算放大器的主流方法，其功耗低、噪声小、工艺成熟等优势使得CMOS运算放大器被广泛应用于各种电子系统中。
二、CMOS技术在运算放大器设计中的优势与挑战CMOS技术在运算放大器设计中具有以下优势：首先，它可以实现低功耗设计，适用于电池供电的便携设备；其次，CMOS工艺具有较高的集成度和可靠性，能够实现多功能集成电路的设计；另外，CMOS工艺可实现高增益和高输入阻抗，使得运算放大器在模拟电路中的应用更加广泛。
然而，CMOS技术在运算放大器设计中也面临一些挑战。
首先是增益带宽积（GBW）的限制，由于工艺和电源电压的限制，CMOS运算放大器的GBW相对较低。
此外，温度对CMOS器件的影响较大，容易引起性能参数的变化。
因此，为了提高CMOS运算放大器的性能，需要进行精确的电路设计和优化。
三、CMOS运算放大器的基本电路结构CMOS运算放大器的基本电路结构包括差分放大器和输出级。
差分放大器用于放大输入信号，并实现电路的增益特性，而输出级则用于驱动负载。
差分放大器由一个共模抑制电路、输入级和中间级组成。
其中，共模抑制电路可以有效降低共模信号的干扰，保证运算放大器的差模增益。
输入级则起到放大信号的作用，中间级则用于增大电压幅度。
四、运算放大器设计的优化方法在设计CMOS运算放大器时，需要根据具体应用的要求进行参数优化。
cmos运算放大器设计
目
录
摘要 ................................................................... 3 Abstract ................................................................ 4 0 文献综述 ............................................................ 5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1 集成电路概述 ................................................... 5 集成电路的发展 ................................................. 5 集成电路应用领域 ............................................... 6 CMOS 集成电路................................................ 9 运算放大器 ..................................................... 9 CMOS 运算放大器............................................. 10
4
CMOS 运算放大器版图设计 .......................................... 25 4.1 版图设计流程 ................................................... 25 4.2 工艺设计规则 ................................................... 26 4.3 单元器件的绘制——图元 ......................................... 27 4.4 4.5 CMOS 放大器的版图设计........................................ 31 T-Spice 仿真 ................................................... 34
CMOS 两级运算放大器设计
1 1+ gm6 ro6 || ro7
=
λn + λp
2
I DS1,2
Cc
Cc
单位增益带宽为
I DS 6,7
2KPn (W
L) 6
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CMOS 两级运放设计
宫志超
ϖ0
=
Avϖ
p1
=
1 Cc
2I
DS1,2 KPp
⎛ ⎜⎝
W L
⎞ ⎟⎠1,2
=
gm1,2 Cc
3.2.5 传输函数 下面计算第二级的传输函数，如图 8 所示，是第二级的等效电路，传输函数为
3.1 直流分析
3.1.1 直流功耗
( ) ( ) 令 IDS8 = IDS9 = IB ， P = VDD IDS8 + IDS9 + IDS5 + IDS 7 = VDD 2IB + 2IDS1,2 + IDS 6,7
3.1.2 偏置电流
图 2 计算偏置电流等效电路
第 3 页 / 共 26 页
CMOS 两级运放设计
( ) Vout2
= −Δv 1 1 + 2gm1,2ro5
gm1,2 gm3,4
gm6
ro6 || ro7
，若过载电压都相等，则可整理得
Vout 2
=
−Δv
λp λn + λp
设Vo+ut 为正电源变化引起得总输出变化，可得Vo+ut = Vout1 + Vout2 = 0 ，因此正电源抑制比为 ∞。
定输出点直流电平。
VGS 3 = VGS 4 = VGS 6 → Vov3 = Vov4 = Vov6
CMOS运算放大器版图设计毕业论文
CMOS运算放大器版图设计毕业论文目录前言 (5)第1章绪论 (6)1.1 课题背景 (6)1.1.1 研究背景 (6)1.1.2研究容 (7)1.2 电路设计流程 (8)1.3 主要工作以及任务分配 (10)1.3.1主要工作 (10)1.3.2 任务分配 (10)第2章版图基础知识 (11)2.1 版图的设计简介 (11)2.1.1 版图的概念 (11)2.1.2 版图中层的意义 (11)2.2 CMOS工艺技术 (14)2.2.1概述 (14)2.2.2 CMOS工艺的一些主要步骤 (15)2.2.3 CMOS制造工艺的基本流程 (16)2.3 设计规则 (18)2.4 MOS集成运放的版图设计 (22)第3章 CMOS运算放大器简介 (23)3.1 概述 (23)3.2两级CMOS运算放大器的优点 (24)3.3 两级运算放大器原理简单分析 (24)第4章 CMOS运算放大器的仿真 (27)4.1 概述 (27)4.2 MOS运算放大器技术指标总表 (27)4.3仿真数据 (29)4.3.1 DC分析 (29)4.3.2测量输入共模围 (30)4.3.3 测量输出电压围 (31)4.3.4 测量增益与相位裕度 (33)4.3.5 电源电压抑制比测试 (34)4.3.6 运放转换速率和建立时间分析 (36)4.3.7 CMRR的频率响应测量 (38)第5章算放大器版图设计 (40)5.1 Cadence使用说明 (40)5.2 版图设计 (42)5.3 CMOS运放版图 (43)第6章总结 (44)参考文献 (44)致谢词 (45)外文资料原文 (45)外文资料译文 (46)第1章绪论1.1 课题背景1.1.1 研究背景运算放大器（简称运放）是具有很高放大倍数的电路单元。
在实际地电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。
由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数字运算，故得名“运算放大器”。
CMOS两级运算放大器-设计分析报告
CMOS两级运算放大器-设计报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：CMOS两级运算放大器设计及仿真实验报告班级：学号：姓名：日期：一、运算放大器设计简介运算放大器是许多模拟及数模混合信号系统中一个十分重要的部分。
各种不同复杂程度的运放被用来实现各种功能：从直流偏置的产生到高速放大或滤波。
运算放大器的设计可分为两个步骤。
第一步是选择或搭建运放的基本结构，绘出电路结构草图。
确定好的电路结构不能轻易修改。
运算放大器的电路结构确定之后需要选择直流电流，手工设计管子尺寸，以及设计补偿电容等关键参数。
为了满足运放的交流和直流需要，所有管子必须设计出合适尺寸。
在手工计算的基础上，运用CandenceVirtuoso电路设计软件进行图形绘制，参数赋值，仿真分析。
在分析仿真结果的基础上判断电路是否符合设计要求。
若不符合，再回到手工计算，调试电路。
二、设计目标电路参数要求：(1)直流或低频时的小信号差模电压增益Avd = 4000V/V(72dB)(2)增益带宽积GBW = 10MHz(3)输入共模电压范围Vcm,min = 0.4V，Vcm,max = 1.5V(4)输出电压摆幅0.2V < Vout < 1.5V(5)相位裕度PM = 60(6)负载电容CL = 1pF(7)电源电压VDD = 1.8V使用CMOS-90nm工艺库。
三、电路设计1.电路结构最基本的CMOS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如下图所示。
主要包括四大部分：第一级双端输入单端输出差分放大级、第二级共源放大级、直流偏置电路及密勒补偿电路。
2.电路描述输入级放大电路由PM0、PM2、NM1、NM3组成，其中PM0与PM2组成电流源偏置电路，NM1与NM3组成差分放大电路，输入端分别为IN1和IN2，单端输出。
如下图所示。
输出级放大电路由PM1和NM4组成，其中PM1为共源放大级电路，NM4为电流源偏置电路。
CMOS高性能运算放大器研究与设计
CMOS高性能运算放大器研究与设计一、本文概述随着现代电子技术的飞速发展，高性能运算放大器（Operational Amplifier，简称运放）作为电子系统的核心元件，其性能对整个系统的性能有着至关重要的影响。
特别是互补金属氧化物半导体（CMOS）技术下的高性能运算放大器，因其低功耗、高集成度、优良的温度稳定性和较小的噪声特性等优点，在模拟信号处理、通信、医疗仪器、测试测量等领域有着广泛的应用。
本文旨在深入研究CMOS高性能运算放大器的设计与实现技术，分析影响其性能的关键因素，探索提升性能的有效方法。
文章将首先回顾CMOS运算放大器的发展历程，分析其基本工作原理和性能指标。
然后，将重点探讨CMOS高性能运算放大器的电路设计技术，包括输入级、中间级、输出级和偏置电路等关键部分的设计原则和实现方法。
文章还将讨论CMOS运算放大器的噪声优化、功耗优化和稳定性提升等关键技术，并给出具体的设计实例和实验结果。
本文的目标是为CMOS高性能运算放大器的设计者提供一套完整的设计理念和方法论，帮助他们在满足性能要求的实现更低的功耗、更小的面积和更高的可靠性。
也希望通过本文的研究，能够为CMOS 运算放大器的发展和应用提供新的思路和方向。
二、CMOS运算放大器的基本原理运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种广泛应用于模拟信号处理电路中的核心元件，它能在宽频率范围内提供高放大倍数、高输入阻抗和低输出阻抗。
CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）运算放大器则是以CMOS工艺制造的运算放大器，具有低功耗、低噪声和高集成度等优点，因此在现代电子系统中得到了广泛应用。
CMOS运算放大器的基本原理主要基于差动放大电路和反馈网络。
差动放大电路由两个结构相同、性能对称的晶体管构成，通过差分输入信号控制两个晶体管的导通程度，从而实现信号的放大。
毕业设计(论文)-cmos运算放大电路的版图设计[管理资料]
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目录摘要 (3)第一章引言 (3)§ (3)§ CMOS 电路的发展和特点 (5)第二章CMOS运算放大器电路图 (8)§Pspice软件介绍 (8)Pspice运行环境 (12)Pspice功能简介 (12)§CMOS运算放大器电路图的制作 (14)§小结 (20)第三章版图设计 (20)§L-EDIT软件介绍 (20)§设计规则 (21)§集成电路版图设计 (24)PMOS版图设计 (24)NMOS版图设计 (27)CMOS运算放大器版图设计 (27)优化设计 (32)第四章仿真 (40)§DRC仿真 (41)§LVS 对照 (42)第五章总结 (48)附录 (50)参考文献 (52)致谢 (53)摘要介绍了CMOS运算放大电路的版图设计。
并对PMOS、NMOS、CMOS运算放大器版图、设计规则做了详细的分析。
通过设计规则检查（DRC）和版图与原理图对照（LVS）表明，此方案已基本达到了集成电路工艺的要求。
关键词：CMOS 放大器 NMOS PMOS 设计规则检查版图与原理图的对照AbstractThe layout desigen of CMOS operation amplifer is presented in this the layouts and design rules of PMOS,NMOS, and CMOS operation amplifer. The results of design rule check(DRC)and layout verification schmatic(LVS) shown that the project have already met to the needs of IC fabricated processing. Keywords: CMOS Amplifer NMOS PMOS DRC LVS第一章引言1．1 集成电路版图设计的发展现状和趋势集成电路的出现与飞速发展彻底改变了人类文明和人们日常生活的面目。
CMOS高性能运算放大器研究与设计
CMOS高性能运算放大器探究与设计引言：随着科技的不息进步和应用的广泛推广，运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）作为一种重要的模拟电路器件，得到了广泛的关注和应用。
CMOS （Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技术由于其功耗低、集成度高等优势，被广泛应用于运算放大器的探究和设计中。
本文将介绍CMOS高性能运算放大器的探究与设计，主要包括运算放大器的基本原理、运算放大器的基本电路结构、CMOS技术的特点和优势、CMOS高性能运算放大器的设计方法和优化技术等方面。
一、运算放大器的基本原理运算放大器是一种特殊的差动放大器，它能够实现电压放大、电流放大、功率放大等功能。
运算放大器有两个输入端，一个非反相输入端和一个反相输入端；有一个输出端和一个电源端，电源端一般有正电源和负电源两个。
在抱负状况下，运算放大器具有无限的增益、无限的输入阻抗和零的输出阻抗。
但实际状况下，由于运算放大器的内部结构等因素的限制，无法完全满足抱负的条件。
因此，在运算放大器的设计中，需要思量如何提高增益、输入阻抗和输出阻抗等性能指标。
二、运算放大器的基本电路结构运算放大器的基本电路结构由差动放大器、电压放大器和输出级组成。
差动放大器用于实现输入信号的差分放大，电压放大器用于实现信号的放大，输出级用于驱动负载电阻。
差动放大器由两个晶体管组成，一个晶体管作为非反相输入端，另一个晶体管作为反相输入端。
通过调整两个晶体管的尺寸比例，可以实现不同的放大倍数。
电压放大器由级联的共源放大器组成，通过逐级放大，实现信号的放大。
输出级由差分放大器和输出级筛选电路组成，通过差分放大器将信号转化为可驱动负载电阻的电流信号，再经过输出级筛选电路，将电流信号转化为电压信号。
三、CMOS技术的特点和优势CMOS技术是一种基于金属-氧化物-半导体（MOS）结构的半导体制造技术。
与传统的bipolar技术相比，CMOS技术具有以下特点和优势：（1）功耗低：CMOS电路在静态状态下几乎不消耗电流，功耗分外低，适合于低功耗应用的场合。
CMOS高性能运算放大器研究与设计
CMOS高性能运算放大器研究与设计摘要：本文针对CMOS高性能运算放大器进行了研究与设计。
首先介绍了运算放大器的基本原理和特性，然后详细讨论了CMOS运算放大器的设计方法。
接着通过数值模拟和优化方法，设计了一个高性能的CMOS运算放大器电路。
最后通过实验验证了设计的性能指标，并进行了评估和分析。
1. 引言CMOS运算放大器是现代集成电路中广泛应用的基础电路之一。
它具有高增益、宽带宽、低功耗和低噪声等优点，广泛应用于模拟信号处理、滤波器、高速数据转换等领域。
本文旨在研究和设计一种高性能的CMOS运算放大器电路，以提高放大器在各种应用场景下的性能和可靠性。
2. 运算放大器的基本原理和特性运算放大器是一种具有差分放大和反馈控制功能的电路。
它有一个非常高的开环增益，同时还具有输入阻抗高、输出阻抗低、带宽宽、线性度好等特点。
运算放大器一般由差分输入级、放大输出级和反馈网络组成。
差分输入级负责将输入信号进行差分放大，放大输出级则将差分放大后的信号进行进一步放大并输出。
反馈网络则用于控制放大器的增益和频率特性，以达到设计要求。
3. CMOS运算放大器的设计方法CMOS运算放大器的设计方法通常包括电流镜布置、共模反馈、差动对称、功率效率等方面。
其中电流镜布置是CMOS运算放大器设计的关键。
通过合理设计电流镜，可以提高运算放大器的增益和频率响应。
共模反馈则可以降低共模噪声，提高放大器的共模抑制比。
差动对称设计可有效减小非线性失真，提高放大器的线性度。
功率效率则可以实现低功耗设计，提高放大器的效能。
4. 高性能CMOS运算放大器电路的设计在本研究中，通过使用Advanced Design System (ADS)进行大规模电路仿真和优化，设计了一种高性能的CMOS运算放大器电路。
采用双折叠式差动对称电路结构，增强了电路的共模抑制能力和线性度。
引入共模反馈电路，降低了共模噪声，并改善了电路的稳定性和可靠性。
通过优化电流镜和差分输入级结构，提高了电路的增益和带宽。
全差分CMOS运算放大器的设计
全差分CMOS运算放大器的设计全差分CMOS运算放大器（Fully Differential CMOS Operational Amplifier）是一种常用于模拟、混合信号和通信电路中的放大器。
全差分运算放大器结合了差分放大器和普通运算放大器的优点，具有更好的共模抑制、抗干扰能力和更高的增益。
1.设计差动放大器：差动放大器是全差分CMOS运算放大器的核心部分，其一般由两个输入差分对和一个负载电阻组成。
在设计差动放大器时，首先需要确定放大器的增益、带宽和功耗等要求。
然后，选择适当的晶体管尺寸和偏置电流来满足这些要求。
2.设计电流镜：电流镜主要用于稳定差动放大器的工作点。
常用的电流镜电路有P型电流镜和N型电流镜。
在设计电流镜时，需要考虑放大器的输入阻抗、输出阻抗和功耗。
3.设计共模反馈电路：共模反馈电路主要用于提高全差分CMOS运算放大器的共模抑制比。
在设计共模反馈电路时，需要确定合适的电压分压比例和电容值，以及选择合适的晶体管尺寸和偏置电流。
4.偏置电流源设计：5.电源设计：6.输入和输出接口设计：7.稳定性分析和优化：在设计全差分CMOS运算放大器时，还需要进行稳定性分析和优化。
常用的稳定性分析技术有迭代法、校正法和频率响应法。
稳定性优化技术有补偿电容法、极点分布法和增益调整法。
8.仿真和验证：最后，设计完成的全差分CMOS运算放大器需要进行仿真和验证。
常用的仿真和验证工具有SPICE软件、电路仿真器和实验测量仪器。
通过仿真和验证，可以评估放大器的性能和电路的可靠性。
最后，需要注意的是，在进行全差分CMOS运算放大器的设计时，应遵循设计规范和标准，如功耗规范、电压规范和噪声规范，以确保设计的可靠性和一致性。
同时，应密切关注工艺制程、温度变化等因素对电路性能的影响，并进行相应的校准和补偿。
快速全差分CMOS 运算放大器的设计
《IC课程设计》报告快速全差分CMOS 运算放大器的设计姓名：学号：班级： 1院系：专业：同组人姓名：李四王二目录1设计目标 (1)2相关背景知识 (1)3设计过程 (2)3.1 电路结构设计 (2)3.1.1 电路结构的选择 (2)3.1.2 折叠式共源共栅 (4)3.1.3 共模反馈电路 (5)3.1.4 偏置电路 (6)3.1.5 频率补偿 (7)4 电路仿真 (7)5 讨论 (9)6 收获和建议 (9)参考文献 (9)1设计目标设计一带宽为500MHz的全差分CMOS运算放大器。
设计指标如下：工作电源电压：3.3V开环增益：≥65 dB单位增益带宽: ≥500MHz相位裕量：≥50 degree差分压摆率: ≥200V /μs负载电容: =2pF差分输出摆幅: ≥±2V谐波失真：≤0.1%静态功耗：尽可能小2相关背景知识科学技术的发展带来了各行各业的改革，各种新型的高科技产品不断被应用到我们生活和生产中。
科技进步同样也带来了电表行业的改革，传统的老式机械表已经不适应现代的生活需求，更先进的数字电表将取而代之。
电表计量芯片是数字电表的核心，它的性能在很大程度上决定了该电表的性能。
而在电表计量芯片中需要将电流、电压信号转换成数字信号以便进行高精度的后续处理，这就需要用到数模转换器（Analog to Digital Converter）。
一个高性能的数模转换器则是先进的电表计量芯片必不可少的。
目前随着大规模集成电路的发展，Sigma -delta 数模转换器（Sigma-delta ADC）得到了迅速的发展并广泛应用于通讯、音频处理和精密测量方面。
在电表计量芯片中也广泛采用这用结构以实现高精度的数模转换。
3设计过程3.1 电路结构设计3.1.1 电路结构的选择根据上表所提供的性能要求，由于普通的单级结构运放无法提供这么大的增益，而三级或更多级结构将带来稳定性的问题，对此我们选择具有两级放大功能的运算放大器。
毕业设计-Bi-CMOS集成运算放大器
论文题目: Bi-CMOS集成运算放大器的电路分析及版图设计摘要集成运算放大器是一种重要电子元器件，在电子产品中得到广泛应用,可作为误差放大器、比较器、滤波器等。
理想的放大器应该无噪声、具有无穷大增益和输入阻抗、无穷小输出阻抗以及零失调电压等。
在这篇论文中，我本文主要研究了运算放大器电路的工作原理和版图设计，同时还了简要解了Bi-CMOS工艺步骤。
运算放大器电路主要包括输入级、偏置电路、中间级和输出级，输入信号加载到输入级并在合适的偏置下通过输出级得到放大信号。
版图设计主要是熟悉设计规则，布局布线合理美观，并要进行DRC验证和LVS 验证。
Bi-CMOS工艺可满足现代大规模集成电路对器件性能的要求，特别适用于高压和大电流的功率电路，在今后的高性能集成电路中有很大的发展潜力。
通过本次毕业设计，我完成了一个增益为86dB,输出共模范围为3.5V，失调电压为6.5mV，摆率较小的放大器电路设计。
绘制出了放大器的版图，并且通过了进行DRC验证和LVS验证。
关键词：放大器,电路,版图,工艺Subject: Analysis and layout design of CMOS integrated OPAbstractIntegrated operational amplifier is an important electronic components, it is used in electronic applications is very extensive currently, for example, it can be used asamplifiers, comparators, filters, etc. The ideal amplifier should without noise, has infinite gain and input impedance, infinite output impedance and zero offset voltage.In this paper, I mainly study the works of the op amp circuit principle and layout design, and also study briefly the solution of the Bi-CMOS process steps. The op amp circuit including the input stage, bias circuit, the middle stage and output stage. The input signal is loaded into the input stage and output stage amplifies the signal in the right bias. Layout design main is familiar with the design rules, the layout wiring reasonable and beautiful, and must carry on the DRC validation and LVS verification. Bi-CMOS technology to meet the requirements of modern LVSI device performance, especially suitable for high voltage and high current power circuit, there is great potential in future high performance integrated circuits.By the graduation project, I completed a gain of 86dB; the output common-mode range is 3.5V, the offset voltage of 6.5mV, smaller slew rate amplifier circuit design. Map out the territory of the amplifier, and through the DRC verification and LVS verification.Keywords: Amplifier, Circuit, Layout, Process目录第一章绪论 (1)1.1 集成运算放大器研究的目的和意义 (1)1.2 集成运算放大器的发展与前景 (2)1.3 本文的主要研究内容 (4)第二章 CMOS运算放大器电路的理论知识 (5)2.1 集成电路的设计流程 (5)2.1.1 功能设计阶段 (5)2.1.2 设计描述和行为级验证 (5)2.1.3 逻辑综合 (5)2.1.4 门级验证 (5)2.1.5 布局和布线 (6)2.2 CMOS运算放大器电路的特点 (6)2.2.1 集成电路的特点 (6)2.2.2 集成运放电路的组成及各部分的作用 (7)2.3 CMOS运算放大器的设计原理 (8)2.3.1 集成运放电路基本原理 (8)2.3.2 集成运放电路主要性能指标 (9)2.3.3 集成运放电路的设计流程 (11)2.4 CMOS集成运放电路的设计 (11)2.4.1 建库 (11)2.4.2 CMOS集成运放的电路图 (12)2.4.3 CMOS集成运放的电路图仿真 (13)2.4.4 CMOS集成运放的参数计算 (19)第三章 CMOS运算放大器后端设计 (20)3.1 版图的设计流程 (22)3.1.1 整体设计 (22)3.1.2 分层设计 (23)3.1.3 版图检查 (23)3.1.4 寄生参数的提取和后仿真 (24)3.1.5 版图的整体检查 (24)3.1.6 完成版图 (24)3.2 编辑版图 (24)3.2.1 建立版图单元 (24)3.2.2 建立底层单元 (25)3.2.3 编辑电路版图 (29)3.3 版图验证的具体过程 (31)3.3.1 DRC验证 (32)3.3.2提取Extract文件 (33)3.3.3 LVS验证 (35)第四章 Bi-CMOS工艺 (36)4.1 Bi-CMOS工艺的结构特点 (37)4.2 Bi-CMOS工艺的发展与应用 (37)4.3 Bi-CMOS工艺的分类 (38)4.3.1 以CMOS工艺为基础的Bi-CMOS工艺 (38)4.3.2 以双极型工艺为基础的Bi-CMOS工艺 (38)4.4 Bi-CMOS工艺的工艺步骤 (39)第五章总结 (45)致谢 (46)参考文献 (47)附录（DRC验证规则） (48)第一章绪论集成运算放大器(Operational Amplifier,缩写为OP)，它是带深度负反馈并由多级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路，其特点是增益很大（可达60dB -180dB），输入电阻大，输出电阻低，共模抑制比高（60 dB-170dB），失调电压小，温度漂移小，可用于正信号和负信号的输入与输出。
CMOS二级密勒补偿运算放大器的设计
课程设计报告设计课题: CMOS二级密勒补偿运算放大器的设计姓名: XXX专业: 集成电路设计与集成系统学号: ********** 日期 2015年1月17日指导教师: XXX 国立华侨大学信息科学与工程学院一：CMOS二级密勒补偿运算放大器的设计1:电路结构最基本的CMOS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如下图，主要包括四部分：第一级PMOS输入对管差分放大电路，第二级共源放大电路，偏置电路和相位补偿电路。
2：电路描述：输入级放大电路由M1~M5组成。
M1和M2组成PMOS差分输入对管，差分输入与单端输入相比可以有效抑制共模信号干扰；M3和M4为电流镜有源负载；M5为第一级放大电路提供恒定偏置电流。
输出级放大电路由M6和M7组成，M6为共源放大器，M7为其提供恒定偏置电流同时作为第二级输出负载。
偏置电路由M8~M13和Rb组成，这是一个共源共栅电流源，M8和M9宽长比相同。
M12和M13相比，源级加入了电阻Rb，组成微电流源，产生电流Ib。
对称的M11和M12构成共源共栅结构，减少了沟道长度调制效应造成的电流误差。
在提供偏置电流的同时，还为M14栅极提供偏置电压。
相位补偿电路由M14和Cc组成，M14工作在线性区，可等效为一个电阻，与电容Cc一起跨接在第二级输入输出之间，构成RC密勒补偿。
3:两级运放主体电路设计由于第一级差分输入对管M1与M2相同，有R1表示第一级输出电阻，其值为则第一级的电压增益对第二级，有第二级的电压增益故总的直流开环电压增益为所以4：偏置电路设计偏置电路由 M8~M13 构成，其中包括两个故意失配的晶体管M12 和M13，电阻RB 串联在M12 的源极，它决定着偏置电流和gm12，所以一般为片外电阻以保证其精确稳定。
为了最大程度的降低M12 的沟道长度调制效应，采用了Cascode 连接的M10以及用与其匹配的二极管连接的M11 来提供M10 的偏置电压。
最后，由匹配的PMOS器件M8 和M9 构成的镜像电流源将电流IB 复制到M11 和M13，同时也为M5 和M7提供偏置。
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目录摘要 (6)Abstract (7)0 文献综述 (8)0.1 集成电路概述 (8)0.2 集成电路的发展 (8)0.3 集成电路应用领域 (9)0.4 CMOS集成电路 (12)0.5 运算放大器 (12)0.6 CMOS运算放大器 (13)1 引言 (14)1.1 运算放大器简介 (14)1.2 本文研究内容 (15)2 CMOS运算放大器 (15)2.1 CMOS运算放大器简介 (15)2.2 CMOS运算放大器的设计流程 (16)3 CMOS运算放大器电路设计 (17)3.1 电路的PSpice模拟及理论计算 (17)3.2 电路结构分析及参数调试 (19)3.3 电路仿真 (19)4 CMOS 运算放大器版图设计 (29)4.1 版图设计流程 (29)4.2 工艺设计规则 (30)4.3 单元器件的绘制——图元 (31)4.4 CMOS放大器的版图设计 (36)4.5 T-Spice仿真 (39)5 总结 (43)参考文献 (44)致谢 (46)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日CMOS运算放大器摘要：CMOS全称Complementary Metal Oxide Semiconductor,即互补金属氧化物半导体，是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料。
CMOS加工工艺使得电路拥有低功耗的特点，由于CMOS中一堆MOS组成的门电路在电路工作的瞬间要么是NMOS导通、要么是PMOS导通、要么都截止，因此效率很高，功耗很低。
CMOS运算放大器由于具有可靠性高、成本低廉、调试方便，在电子电路的各个领域中应用都相当广泛，当今99%的数字系统采用CMOS工艺实现。
因此CMOS运放成为了研究热点。
本文着重论述CMOS运算放大器的设计与仿真，论文中主要研究了以下几方面的关键问题：一、CMOS运算放大器的电路结构；二、CMOS运算放大器的电路参数；三、CMOS运算放大器的L-Edit仿真。
本人对CMOS运放电路采用了pspice软件设计电路结构，计算并调试参数、最后采用了L-Edit软件绘制了版图。
关键词：CMOS、运算放大器、电路模拟、版图设计。
The CMOS operational amplifierHuang HaibinCollege of Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing 400715, ChinaAbstract:The full name of CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor, which is complementary metal oxide semiconductor, is a large-scale integrated circuit chip manufacturing raw materials. The characteristics of CMOS technology makes the circuit has low power consumption, because the gate circuit composed of a CMOS MOS in the circuit moments or NMOS conduction, or is the PMOS conduction, or stop, so the efficiency is very high, the power consumption is very low.The CMOS operational amplifier with high reliability, low cost, convenient debugging, in various fields of the electronic circuits are widely used, digital system in 99% with CMOS technology. So the CMOS operational amplifier has become the hot spot of research.This paper focuses on the design and Simulation of CMOS operational amplifier, this paper mainly studies the key problems in the following aspects: the circuit structure, CMOS operational amplifier circuit parameters; two, CMOS operational amplifier; simulation of L-Edit three, CMOS operational amplifier.I use the PSPICE software to design the circuit structure of CMOS operational amplifier circuit, debug the parameters, calculation and finally use the L-Edit software to draw the layout.Keywords: CMOS, operational amplifier, design, simulation.0文献综述0.1 集成电路概述所谓集成电路（IC），就是在一块极小的硅单晶片上，利用半导体工艺制作上许多晶体二极管、三极管及电阻、电容等元件，并连接成完成特定电子技术功能的电子电路。
从外观上看，它已成为一个不可分割的完整器件，集成电路在体积、重量、耗电、寿命、可靠性及电性能方面远远优于晶体管元件组成的电路，目前为止已广泛应用于电子设备、仪器仪表及电视机、录像机等电子设备中。
[1] 0.2 集成电路的发展集成电路的发展经历了一个漫长的过程，以下以时间顺序，简述一下它的发展过程。
1906年，第一个电子管诞生；1912年前后，电子管的制作日趋成熟引发了无线电技术的发展；1918年前后，逐步发现了半导体材料；1920年，发现半导体材料所具有的光敏特性；1932年前后，运用量子学说建立了能带理论研究半导体现象；1956年，硅台面晶体管问世；1960年12月，世界上第一块硅集成电路制造成功；1966年，美国贝尔实验室使用比较完善的硅外延平面工艺制造成第一块公认的大规模集成电路。
1988年：16MDRAM问世，1平方厘米大小的硅片上集成有3500万个晶体管，标志着进入超大规模集成电路阶段的更高阶段。
1997年：300MHz奔腾Ⅱ问世,采用0.25μｍ工艺，奔腾系列芯片的推出让计算机的发展如虎添翼，发展速度让人惊叹。
2009年：intel酷睿i系列全新推出，创纪录采用了领先的32纳米工艺，并且下一代22纳米工艺正在研发。
[2]集成电路制作工艺的日益成熟和各集成电路厂商的不断竞争，使集成电路发挥了它更大的功能，更好的服务于社会。
由此集成电路从产生到成熟大致经历了如下过程：电子管——晶体管——集成电路——超大规模集成电路1)集成电路的前奏——电子管、晶体管电子管，是一种在气密性封闭容器中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件。
由于电子管体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高压电源的缺点，很快就不适合发展的需求，就没躲过被淘汰的命运。
晶体管，是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。
晶体管很快就成为计算机“理想的神经细胞”，从而得到广泛的使用。
[3]虽然晶体管的功能比电子管大了很多，但由于电子信息技术的发展，晶体管也越来越不适合科技的发展，随之出现的就是能力更强的集成电路了。
0.3 集成电路应用领域1)在计算机的应用随着集成了上千甚至上万个电子元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现，电子计算机发展进入了第四代。
第四代计算机的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算。
计算机主要部分几乎都和集成电路有关，CPU、显卡、主板、内存、声卡、网卡、光驱等等，无不与集成电路有关。
并且专家通过最新技术把越来越多的元件集成到一块集成电路板上，并使计算机拥有了更多功能，在此基础上产生许多新型计算机，如掌上电脑、指纹识别电脑、声控计算机等等。
随着高新技术的发展必将会有越来越多的高新计算机出现在我们面前。
2)在通信上的应用集成电路在通信中应用广泛，诸如通信卫星，手机，雷达等，我国自主研发的“北斗”导航系统就是其中典型一例。
“北斗”导航系统是我国具有自主知识产权的卫星定位系统，与美国G P S、俄罗斯格罗纳斯、欧盟伽利略系统并称为全球4 大卫星导航系统。