第七章-MOS管模拟集成电路设计基础

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CMOS 模拟集成电路课件完整

反偏电压将使耗尽区变宽，从而降低了有效沟道深度。因此，需要施加更大的栅极电压以弥补沟道深度的降低，VSB偏压会影响 MOSFET的有效阈值电压VTH。随着VSB反偏电压的增加导致VTH的增加，这种效应称为“体效应”。这种效应也称为“衬底偏置效应” 或“背栅效应”。
VTHN VTHN0
2qsi Na Cox
VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5
.op .dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5 .plot dc -I(vds) .probe
*model .MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U +LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7
.end
Systems
Ch13 开关电容电路
Ch14 DAC/ADC
complex Ch10 运算放大器 Ch7 频率响应
Ch11 稳定性和频率补偿
Ch8 噪声
Ch12 比较器 Ch9 反馈
Ch3 电流源电流镜 simple Ch4 基准源 Circuits
Devices
Ch5 单级放大器 ch2 MOS器件
*Output Characteristics for NMOS M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u
VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5
设计
属性/规范
系统/电路1
系统/电路2 系统/电路3
……
一般产品描述、想法系统规范要求的定义
系统设计电路模块规范定义
电路实现电路仿真
否
是否满足系统规范
是物理（版图）设计
物理（版图）验证
寄生参数提取及后仿真
否
是否满足系统规范

第七章MOS 反相器

Vi
CMOS反相器电压传输特性VTC
NMOS截止 PMOS线性 NMOS饱和 PMOS线性
2.5 a 2
b
c
Vout (V)
1.5 1 0.5
d
NMOS饱和 PMOS饱和
0 0 0.5 1 1.5
NMOS线性 PMOS饱和 NMOS线性 e PMOS截止
f
2
2.5
Vin (V)
四、

CMOS反相器VTC分析
MI
2. 电压传输特性曲线的推导
3. 基本特性 VDD VOL 1+2KI RL(VOHVTI) VDD RL RL若小：VOL高， Vo 功耗大， tr小; VOH
Vi
Vo W/L若小(即K I 小)：VOL高，功 MN 耗小，t 大。 f
RL减小
VOL 0
VILVIH Vi
7.1.2 E/E饱和负载NMOS反相器 1. 结构和工作原理 VDD ML Vi为低电平VOL时,MI截止,ML饱和 VOH=VDDVTL Vi为高电平VOH时,MI非饱和,ML饱和 KL(VDD-VOL-VTL)2= KI[2(VOH-VTI)VO-VO2] Vo (VDD VTL )2 MI 有比电路 VOL 2R(VOHVTI) (W/L)I KI 其中：R = K = (W/L)L L
VGL
Vi
1. 结构和自举原理(续) VDD VGL 自举过程： Vi 变为VOL ,ME截止,Vo上升， MB VGL随Vo上升(电容自举)， ML MB截止,ML逐渐由饱和进入 CB 非饱和导通，上升速度加快。 Vo ME 自举结果： tr缩短，VOH可达到VDD。
Vi
2. 寄生电容与自举率 VDD 由于寄生电容CO的存在： VGL CO = VGSL CB VGL = VGSL + Vo

模拟集成电路版图设计基础

三、版图与线路图、工艺的关系
• 1、逻辑图（线路图）------版图-----工艺（流片，形成实物产品） • 2、版图决定于线路图，版图必须和线路图完全一一对应，
根据版图提出的线路图，必须完全实现需求的逻辑功能 • 3、版图受工艺的限制，要么按照特征尺寸画版图，
要么对应具体工艺的特征长度，给出每一种情况的具体数值 • 4、版图的两大任务：
4.相关设置
七、如何绘制版图
5.从原理图将器件导入版图 • 待前面基本设置完成之后便可从原理图将器件导入版图中 • 导入后版图中的器件排布位置和原理图中一致 • 有三种方法可以完成导入
七、如何绘制版图
6.连接器件（常用快捷键）
七、如何绘制版图
6.连接器件（常用快捷键）
七、如何绘制版图
7.实际操作
NMOS晶体管的3倍。 • 两种晶体管的长度看似相同，但却不同，我们很难辨别它们的差异； • 对于N阱来说，N＋区域实际上是与VDD相连接的，而电路图中没有显
示这一连接关系； • 对于衬底来说，P＋区域实际上是与VSS相连接的。而电路图中没有显
示这一连接关系。
七、如何绘制版图
1.需要的软件工具
七、如何绘制版图
光刻胶 Si3 N4
（1）对P型硅片进行氧化，生成较薄的一层 Si3N4 ，然后进行光刻，刻出有源区后进行场氧化。
紫外线照射
掩膜版掩膜版图形
P-Si
Si3 N4
P-Si
Si3 N4
P-Si
SiO2
集成电路工艺基础
P-Si (b)
P-Si (c)
P-Si
N＋ (d )
多晶硅 0.5 ～2m
3.1 匹配中心思想 3.2 匹配问题 3.3 如何匹配 3.4 MOS管 3.5 电阻 3.6 电容 3.7 匹配规则

CMOS集成电路设计基础

UGS＝ 1.5 V
O UDS
栅极电压超过阈值电压UTHN后，开始出现电流且栅压uGS越大，漏极电流也越大的现象，体现了栅压对漏极电流有明显的控制作
用。漏极电压UDS对漏极电流ID的控制作用基本上分两段，即线性区(Linear)和饱和区(Saturation)。为了不和双极型晶体管的饱和区混淆，我们将MOS管的饱和区称为恒流区，以表述UDS增大而电流ID基本恒定的特性。线性区和恒流区是以预夹断点的连线为分界线的(图虚线所示)。在栅压UGS一定的情况下，随着UDS从小变大，沟道将发生如图所示的变化。
N阱及PMOS
G
B
S
D
P＋Βιβλιοθήκη N＋N＋P 型衬底
G
S
D
B
P＋ N阱
P＋
N＋
在互补型CMOS管中，在同一衬底上制作NMOS管和PMOS管，因此必须为PMOS管做一个称之为“阱(Well)”的“局部衬底” 。
NMOS D
P MOS S
NMOS D
P MOS S
G
G
BG
B
G
B
B
S (a)
NMOS D
D
若 UDS=UGS-UTH 则沟道在漏区边界上被夹断，因此该点电压称为预夹断电压。
源区(N＋ )
反型层源区(N＋ )
漏区(N＋ )
UDS<UGS-UTH管子工作
UDS ＜UGS －UTH (线性区)
在线性区，此时UDS增
电流
大， ID有明显的增大。
漏区(N＋ )
UDS ＝UGS －UTH
UDS=UGS-UTH 则沟道在漏区边界上被
UTHN与材料、掺杂浓度、栅氧化层电容等诸多因素有关。在器件制造过程中，还可以通过向沟道区注入杂质，从而改变氧化层表面附近的衬底掺杂浓度来控制阈值电压的大小。工作在恒流区的MOS管漏极电流与栅压成平方律关系。

mos管的电路

mos管的电路mos管是一种常用的电子器件，它在电路中起着重要的作用。

mos 管的全称是金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor），它是一种可控制电流的半导体器件。

本文将介绍mos管的基本原理、结构和应用。

让我们来了解mos管的基本原理。

mos管是由金属氧化物半导体结构构成的，它主要由源极、漏极、栅极和绝缘层组成。

当栅极施加电压时，栅极电场会控制绝缘层下半导体上的电荷分布，从而控制漏极和源极之间的电流。

mos管的导通性由栅极电压决定，当栅极电压大于临界电压时，mos管导通，电流通过；当栅极电压小于临界电压时，mos管截止，电流被截断。

mos管的结构也非常重要。

它通常由n型或p型半导体基底、绝缘层和金属栅极组成。

绝缘层的材料通常是氧化硅（SiO2），它能够有效隔离栅极和基底。

金属栅极用于控制栅极电压，一般采用铝或铜等导电性好的金属。

mos管的结构紧凑，可以在集成电路中进行大规模集成，提高电路的集成度和性能。

mos管在电子领域有广泛的应用。

首先，mos管常用于模拟电路和数字电路中。

在模拟电路中，mos管可以作为电压放大器、电流源和开关等元件；在数字电路中，mos管可以实现逻辑门、触发器和存储器等功能。

其次，mos管还可用于功率放大器和开关电源等高功率应用中。

由于mos管具有低电压驱动、高开关速度和低功耗等特点，因此在电力电子领域得到了广泛的应用。

mos管还可以用于集成电路芯片中的存储单元和逻辑门电路。

通过不同的工艺和结构设计，可以实现不同功能的mos管。

例如，MOS动态随机存取存储器（DRAM）是一种常见的存储器单元，它具有高密度和快速访问速度的优势。

另外，CMOS （Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技术是一种常用的集成电路制造工艺，它利用n型和p型mos管的互补性，实现了低功耗和高可靠性的集成电路。

《模拟集成电路设计》教学大纲

《模拟集成电路设计》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程编码：2、课程名称（中/英文）：模拟集成电路设计/ Design of Analog integrated Circuits3、学时/学分：56学时/3.5学分4、先修课程：电路基础、信号与系统、半导体物理与器件、微电子制造工艺5、开课单位：微电子学院6、开课学期（春/秋/春、秋）：秋7、课程类别：专业核心课程8、课程简介（中/英文）：本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。

本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS集成电路的最新研发动态。

通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。

9、教材及教学参考书：教材：《模拟集成电路设计》，魏廷存，等编著教学参考书：1）《模拟CMOS集成电路设计》（第2版）.2）《CMOS模拟集成电路设计》二、课程教学目标本课程为微电子专业的必修课，专业核心课程，是集成电路设计方向最核心的专业课程之一。

通过该课程的学习，将为学生今后从事集成电路设计奠定坚实的理论基础。

本课程主要介绍典型模拟CMOS集成电路的工作原理、设计方法和设计流程、仿真分析方法，以及模拟CMOS模拟集成电路的最新研发动态。

主要内容有：1）模拟CMOS集成电路的发展历史及趋势、功能及应用领域、设计流程以及仿真分析方法；2）CMOS元器件的工作原理及其各种等效数学模型（低频、高频、噪声等）；3）针对典型模拟电路模块，包括电流镜、各种单级放大器、运算放大器、比较器、基准电压与电流产生电路、时钟信号产生电路、ADC与DAC电路等，重点介绍其工作原理、性能分析（直流/交流/瞬态/噪声/鲁棒性等特性分析）和仿真方法以及电路设计方法；4）介绍模拟CMOS集成电路设计领域的最新研究成果，包括低功耗、低噪声、低电压模拟CMOS集成电路设计技术。

mos管或电路

mos管或电路MOS管，即金属氧化物半导体场效应晶体管，是一种常用的半导体器件，常用于集成电路中。

MOS管的工作原理是通过调节栅极电压来控制导通沟道的电阻，从而实现信号的放大、开关和放大等功能。

下面将详细介绍MOS管的结构、工作原理和应用。

MOS管的结构包括源极、漏极和栅极三个部分。

源极和漏极之间通过氧化物绝缘层隔开，栅极则通过栅极氧化层与沟道相隔开。

当在栅极上加上正电压时，栅极下方的沟道会形成导通通道，从而使源极和漏极之间产生导通。

当栅极上的电压变化时，沟道的导电性也会相应变化，实现对电流的调节。

MOS管的工作原理是基于场效应的调控。

栅极上的电压改变了栅极下方的场强，从而改变了沟道的导电性。

当栅极电压为正时，沟道导通，电流从源极流向漏极，此时MOS管处于导通状态。

而当栅极电压为零或负时，沟道的导电性减弱或消失，电流无法通过，MOS管处于截止状态。

通过调节栅极电压，可以实现对电流的精确控制，从而实现放大、开关和放大等功能。

MOS管在集成电路中有着广泛的应用。

作为场效应晶体管的一种，MOS管可以用于数字电路、模拟电路和混合电路中。

在数字电路中，MOS管可用作开关，实现逻辑门的功能；在模拟电路中，MOS管可用作放大器，实现信号的放大和处理；在混合电路中，MOS管既可以用于数字信号处理，又可以用于模拟信号处理，实现电路的多功能集成。

总的来说，MOS管作为一种常用的半导体器件，具有结构简单、工作稳定和应用广泛的特点。

通过对栅极电压的调节，可以实现对电流的精确控制，从而实现各种电路功能的实现。

在未来的发展中，MOS管将继续发挥重要作用，推动集成电路的不断进步。

mos管基本电路

mos管基本电路MOS管基本电路是现代电子学中最重要的电路之一，它广泛应用于各种电子设备和系统中。

MOS管基本电路的特点是具有高速、低功耗、高稳定性、低噪声等优点，因此在数字电路、模拟电路、功率电路、通信电路等领域都有广泛应用。

本文将从MOS管基本原理、MOS管基本电路的分类及特点、MOS管基本电路设计等方面进行详细介绍。

一、MOS管基本原理MOS管是一种金属-氧化物-半导体场效应晶体管，其结构主要由金属门极、氧化物层和半导体衬底组成。

当门极施加电压时，会在氧化物层和半导体衬底之间形成一个电场，从而改变半导体中的载流子浓度，控制电流的流动。

MOS管的主要优点是具有高输入阻抗、低输出阻抗、低功耗、高速度等特点，因此在数字电路、模拟电路、功率电路、通信电路等领域都有广泛应用。

二、MOS管基本电路的分类及特点MOS管基本电路主要包括放大电路、开关电路、振荡电路、滤波电路、放大器电路等。

下面将分别介绍各类电路的特点及应用。

1、放大电路放大电路主要用于放大信号，其特点是具有高增益、低噪声、高输入阻抗和低输出阻抗。

放大电路一般分为共源极放大电路、共漏极放大电路和共基极放大电路。

其中，共源极放大电路具有高增益和低噪声的特点，适用于低噪声放大器和放大器前级；共漏极放大电路具有低输出阻抗和高输入阻抗的特点，适用于中频放大器和功率放大器；共基极放大电路具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，适用于高频放大器和低噪声放大器。

2、开关电路开关电路主要用于控制电路的开关状态，其特点是具有高速、低功耗和高稳定性。

开关电路一般分为共源极开关电路和共漏极开关电路。

其中，共源极开关电路具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，适用于数字电路和开关电源；共漏极开关电路具有低输入阻抗和高输出阻抗的特点，适用于功率开关电路和驱动电路。

3、振荡电路振荡电路主要用于产生稳定的信号，其特点是具有高稳定性、低噪声和高频率。

振荡电路一般分为晶体振荡器、RC振荡器和LC振荡器。

第七章模拟集成电路中常用的单元电路

Ir M2 Io1 M3
Io2
16
HMEC
集成电路设计原理
微电子中心
7.1.3 MOS型恒流源电路 Ir 1. 基本电流镜恒流源（续2）
Io1 M2
Io2 M3
电流源输出电阻(MOS管饱和导通电阻)： -1 1 X rds= I = Ids V d）（L DS DS
M1
Vcc
因此，沟道长度选大一些，还有利于提高输出电阻。M1 另外，小电流工作时输出阻抗更高。
18
M1
M2
Ir
HMEC
集成电路设计原理
微电子中心
7.1.3 MOS型恒流源电路 3. Wilson(威尔逊）恒流源
Ir
Io M3 M1
M1
M2
Ir
MOS管均工作在饱和区。 Vcc 该电流源的输出阻抗较高（与级联结构相似）。 M2 该电流源具有负反馈作用，使Io 的变化能得到补偿， M3 提高了输出电流的稳定性。增加M3的W/L可以增强 Io 对输出电流变化的调节能力。
Io
T1 T2
因此：Ir= Ic1+ Ib1+Ib2 则:Ir =Io (AE1/AE2+AE1/AE2+1)/
Ib1 Ib2
因为： >>1， AE1/AE2值较小
所以：Ir IoAE1/AE2 即： Io / Ir = AE2/AE1
5
HMEC
集成电路设计原理
微电子中心
7.1.1 npn恒流源电路 3. 电阻比恒流源
19
HMEC
集成电路设计原理
微电子中心
7.1.3 MOS型恒流源电路 4. 改进的Wilson(威尔逊）恒流源

集成电路设计ppt

第四章半导体集成电路基本加工工艺与设计规则 4.1 引言 4.2 集成电路基本加工工艺 4.3 CMOS工艺流程 4.4 设计规则 4.5 CMOS反相器的闩锁效应 4.6 版图设计
第五章 MOS管数字集成电路基本逻辑单元设计 5.1 NMOS管逻辑电路 5.2 静态CMOS逻辑电路 5.3 MOS管改进型逻辑电路 5.4 MOS管传输逻辑电路 5.5 触发器 5.6 移位寄存器 5.7 输入输出（I/O）单元
[3] 陈中建主译. CMOS电路设计、布局与仿真.北京：机械工业出版社，2006.
[4]（美）Wayne Wolf. Modern VLSI Design System on Silicon. 北京：科学出版社，2002.
[5] 朱正涌. 半导体集成电路. 北京：清华大学出版社，2001. [6] 王志功，沈永朝.《集成电路设计基础》电子工业出版
第六章 MOS管数字集成电路子系统设计 6.1 引言 6.2 加法器 6.3 乘法器 6.4 存储器
6.5 PLA 第七章 MOS管模拟集成电路设计基础
7.1 引言 7.2 MOS管模拟集成电路中的基本元器件 7.3 MOS模拟集成电路基本单元电路 7.4 MOS管集成运算放大器和比较器 7. 5 MOS管模拟集成电路版图设计第八章集成电路的测试与可测性设计
1.2 集成电路的发展
1、描述集成电路工艺技术水平的五个技术指标（1）集成度（Integration Level）
集成度是以一个IC芯片所包含的元件（晶体管或门/数）来衡量（包括有源和无源元件）。随着集成度的提高，使IC及使用 IC的电子设备的功能增强、速度和可靠性提高、功耗降低、体积和重量减小、产品成本下降，从而提高了性能/价格比，不断扩大其应用领域，因此集成度是IC技术进步的标志。为了提高集成度采取了增大芯片面积、缩小器件特征尺寸、改进电路及结构设计等措施。为节省芯片面积普遍采用了多层布线结构。硅晶片集成（Wafer Scale Integration -WSI)和三维集成技术也正在研究开发。从电子系统的角度来看，集成度的提高使IC进入系统集成或片上系统（SoC）的时代。

第七章集成电路器件及SPICE模型

MOS结构电容
a a + + + + + + + + + 1.0 Co 沟道 Cdep 沟道耗尽层 p型衬底 Vss Vss （a）（b） Vgs d tox Cgb Co 0.2 积累区耗尽区反型区
MOS电容 (a)物理结构 (b)电容与Vgs的函数关系
MOS结构电容
Cox Cox Í µ µ Æ

l ' / 4
集总元件

由于尺寸的小型化，几乎所有集成电路的有源元件都可认为是集总元件。前面讨论的无源元件也可作为集总元件来处理；随着工作频率的增加，使得一些诸如互连线的IC元件的尺寸可以与传输信号的波长相比；这时，集总元件模型就不能有效地描述那些大尺寸元件的性能，应该定义为分布元件。

2

MIM电容
电容模型等效电路：
固有的自频率：
f0
1 2 LC
金属叉指结构电容
MOS结构电容
平板电容和PN结电容都不相同，MOS核心部分，即金属-氧化物-半导体层结构的电容具有独特的性质。
它的电容-电压特性取决于半导体表面的状态。
随着栅极电压的变化，表面可处于：积累区耗尽区反型区
有源电阻
I D + V S I IDS I O G S + V D (b) VGS V VTP
G
O
I IDS
VTN V (a)
VGS
MOS有源电阻及其I-V曲线
2t ox L V V 直流电阻： Ron︱VGS=V ＝ I n ox W (V VTN ) 2
交流电阻：

mos电路设计

mos电路设计MOS电路设计是现代集成电路设计中的重要组成部分，MOS电路具有体积小、功耗低、速度快等优势，被广泛应用于数字电路、模拟电路和混合信号电路中。

在进行MOS电路设计时，需要考虑诸多因素，包括电路功能要求、性能指标、工艺制约等，下面将从MOS电路的基本原理、设计流程和常见问题等方面进行详细介绍。

首先，MOS（Metal Oxide Semiconductor）是一种重要的半导体器件，由金属、氧化物和半导体材料构成，常用于集成电路中。

MOS电路设计基于MOS晶体管的工作原理，MOS晶体管是一种三端器件，包括栅极、漏极和源极。

通过对栅极电压的调节，可以控制MOS晶体管的导通和截止，实现电路的开关功能。

MOS电路设计的关键在于合理利用MOS晶体管的特性，设计出满足电路功能和性能指标的电路结构。

其次，MOS电路设计的流程通常包括以下几个步骤：确定电路功能需求、选取合适的工艺、设计电路原理图、进行电路仿真和验证、布局与布线、电路后仿真和验证等。

在确定电路功能需求时，需要明确电路的输入输出特性、工作频率、功耗等参数，为后续设计提供参考。

选取合适的工艺是保证电路性能的关键，不同工艺的特点和限制会对电路设计产生影响。

设计电路原理图是将电路功能分解为电路结构，确定电路的拓扑结构和工作原理。

电路仿真和验证是通过电路仿真软件对设计电路进行性能分析，确保电路符合设计要求。

布局与布线是将电路原理图转化为物理电路，考虑电路元件的相互影响和电路布局的合理性。

电路后仿真和验证是在电路物理设计完成后再次进行电路性能分析，验证电路的稳定性和性能指标。

此外，MOS电路设计中常见的问题包括电路的稳定性、功耗、噪声、速度等方面。

电路的稳定性是指电路在各种工作条件下能够正常工作的能力，需要考虑电路的电源电压、温度变化等因素对电路的影响。

功耗是电路设计的重要指标，需要尽量降低电路的功耗，提高电路的能效性能。

电路的噪声是电路性能的重要评价指标，需要通过电路设计和电路布局的优化来降低电路的噪声水平。

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。

第七章 MOS管模拟集成电路设计基础

压管的输出特性曲线可以看出，当电流在一定的范
围内波动时，它的输出电压变化很小。从这一点我们又得到了一个器件的电阻特性：稳压管具有直流电阻大于交流电阻的特性。当然，当稳压管正向运用的时候，它就是一个普通的二极管，它的正向特
性也表现为直流电阻大于交流电阻。
利用稳压管构造电压偏置电路的基本结构非常简单，下图给出了电阻和稳压管串联的电路结构和采用有源负载结构的电路形式。
图6-3-19
7.3.2 放大电路
放大器是模拟集成电路的基本信号放大单元。
在模拟集成电路中的放大电路有多种形式，其基本构成包括放大器件(有时又称为工作管)和负载器件。
放大电路的设计主要有两个内容：电路的结构设计
和器件的尺寸设计。电路的结构设计是根据功能和
性能要求，利用基本的积木单元适当地连接和组合
（a）NMOS管
（b）PMOS管图7.2.1 有源电阻
1、电流偏置电路
在模拟集成电路中，电流偏置电路的基本形式是电流镜。所谓的电流镜是由两个
或多个并联的相关电流
支路组成，各支路的电流依据一定的器件比例关系而成比例。 1) NMOS基本电流镜 NMOS基本电流镜由两个NMOS晶体管组成，如图7.3.1所示。
4) 参考支路电流Ir
形成参考支路的电流的基本原理很简单，只要能够形成对电源(NMOS电流镜)或对(PMOS电流镜)的通路即可。
(1)简单的电阻负载参考支路
图6-3-11
(2)有源负载的参考支路
图6-3-12
图6-3-13
(3)自给基准电流的结构如果在电流镜中的
参考电流就是一个恒流
(如右图所示) 那么，整个电路中的相关支路电流就获得了稳定不变的基础。图6-3-14

07 Mos4 集成电路设计基础

1、基本RS触发器由两个CMOS或非门接成
VDD Q
●
Q
●
●
+
+
Q R S R
●
●
●
●
●
Q
●
S
●
2、D锁存器
把一对互补的输入信号送入RS触发器，并由CP控制，就构成了D锁存器
D CP
Q
D CP
Q
Q
• 如用CMOS传输门和CMOS倒相器来构成D锁存器，则结构简单，占用硅片面积小

TG2

Ｄ
C0 0
C1 C2 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
C3 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
F 0 AB A B A B AB B A AB AB A B AB A B A B AB 1
最后 0
1
VGS＝VDD，恒栅压
VDD－VTN VDD VDS (Vo-Vi)
二、CMOS 传输门
单沟道MOS传输门存在两个缺点，CMOS传输门则可弥补这个不足。 CMOS传输门由一对互补的MOS管并联而成
VGP I/O VDD O/I
VSS
VGN
VGN＝1 VGP＝0 则导通 VGN＝0 VGP＝1 则截止
3-5 CMOS 门电路的设计
一、版图尺寸与实际尺寸的关系：由于漏源扩散时的横向扩散，使沟道长度变窄
G
S
n＋
D
n＋
版图上长度为LM实际为LM－2XjL XjL为横向扩散深度实际的
LM W W L LM 2 jL L M

mos管模电

mos管模电
MOS管，全称金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor），是一种常用的电子元件，属于半导体器件的一种。

MOS管结构由金属掺杂半导体与氧化物组成，利用高阻抗氧化物层隔离了MOS管极之间形成的电容，防止了漏电流，使得MOS管具有高
输入阻抗、低输出阻抗、无源直流耗散小等优点。

从模电的角度来看，MOS管是一种用来放大或开关模拟信号的器件。

MOS管的模型包括：
-输入电容Cgs（即栅源电容，常用pF级别）：当栅极电压变化时，栅源区域的电荷会移动，形成栅源电容。

输入电容会影响MOS管的输
入阻抗。

-输出电容Cgd（即栅漏电容，常用pF级别）：MOS管的漏极与栅
极之间也有电容，称为栅漏电容。

输出电容决定了MOS管的输出阻抗。

-转导电阻gm（即跨导，常用mS级别）：跨导是指输出信号和输入信号之间的关系。

它可以表明MOS管的放大能力。

-静态电阻Rds（即放大后的电阻，常用Ω级别）：静态电阻是指在MOS管工作时产生的电阻，它可以影响到MOS管的放大倍数。

MOS管还可以根据工作状态分为两种类型，即开关型MOSFET（MOS 场效应晶体管）和放大型MOSFET。

开关型MOSFET通常用于数字电路，放大型MOSFET则用于模拟电路中的放大。

总的来说，MOS管在模电领域中扮演着重要的角色。

它既具有良好的静态特性，还能够应用于高频和低功耗的电路设计中。

随着技术的不断发展，MOS管的性能会越来越优秀，为模电领域的研究和发展提供更多可能性。