毕业设计-CMOS运算放大器版图设计
全差分CMOS运算放大器的设计
全差分CMOS运算放大器的设计CMOS运算放大器的设计报告人：指导老师：二0一三年十一月目录第一章绪论 (4)1.1设计平台及软件介绍 (4)1.1.1PSPICE简介 (4)1.1.2 L-Edit简介 (4)1.1.3 Cadence OrCAD Capture简介 (4)1.2 设计方法 (5)1.2.1CMOS运算放大器设计方法 (5)1.2.2运算放大器的性能优化 (5)第二章全差分运算放大器基础 (7)2.1 MOS器件基本特性 (7)2.1.1 MOSFET的结构和大信号特性 (7)2.1.2 MOSFET的小信号模型 (8)2.2运算放大器概述 (9)2.3全差分运算放大器特点 (10)第三章CMOS模拟运放设计 (12)3.1设计目标 (12)3.2电路结构分析 (12)3.3.1 输入级设计 (13)3.3.2电流镜电路 (14)3.3.3偏置电路 (15)3.3.4 输出级 (16)3.3.5 整体电路 (16)第四章运放参数的模拟与测量 (18)4.1瞬态分析 (18)4.2 温度特性 (19)4.3输出阻抗 (20)4.4交流特性分析 (21)5.1版图设计基础 (22)5.1.1设计流程 (22)5.1.2 L-edit中的版图设计 (23)5.2 版图设计 (24)5.3版图参数的提取并仿真 (25)5.3.1版图参数的提取和修改 (25)5.3.2电路仿真 (25)第六章总结 (27)【参考资料】 (28)附录： (29)一、Pspice仿真代码： (29)1、原理层次仿真代码（偏置电压由直流电压直接替代） (29)2、MOS分压电路中MOS宽长比确定电路 (31)3、最终Pspice仿真代码 (31)二、版图生成代码 (33)三、版图修改代码 (36)第一章绪论1.1设计平台及软件介绍1.1.1 PSPICE简介PSPICE是由SPICE（Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。
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”。
毕业设计(论文)-cmos运算放大电路的版图设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-cmos运算放大电路的版图设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/15f996a177232f60dccca185.png)
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。
COMS运算放大器版图设计
电子科技大学实验报告课程名称集成电路原理实验四：CMOS运算放大器版图设计指导教师：于奇学生姓名：学号：201203实验地点：211楼606室实验时间：2015-6-19一、实验室名称：微电子技术实验室二、实验项目名称：CMOS运算放大器版图设计三、实验原理：1、版图设计方法的分类⑴全自动设计方法。
在版图自动设计系统数据库中，基于特定的EDA设计平台预先设计好各种电路单元结构的电路图、电路性能参数版图，并生成一系列数据文件。
⑵半自动设计方法。
在计算机上利用符号进行版图输入，符号代表不同层的版图信息，然后通过自动转换程序将符号转换成版图。
⑶手工设计方法。
人工设计版图室指利用版图的设计工具，通过编辑基本图形(如连线、矩形、多边形等)得到晶体管和其他基本元件的版图。
2、版图设计的一般步骤版图设计要同时满足电路性能要求以及相应的工艺条件要求，因此版图设计是一项复杂而精细的工作。
通常情况下版图设计分为布局、布线和验证三个阶段。
版图布局是指将设计好的功能模块合理地安排在芯片上，规划好它们的位置。
其任务是要为每个模块和整个芯片选择一个好的布局方案，在划分好模块后，一般根据其包含的器件数估计模块的面积、每个组元以及整个设计的尺寸，完成该设计的整体层次划分和区域划分，并且还要指定进行内部布线和信号连接的区域，确定每个互联区域的布线层。
由于版图布局问题比较复杂，通常把布局分成两步来完成:初始布局和改进布局。
一般情况下，在初始布局时用构造的方法给出布局问题的初始解，然后通过迭代以改进和优化布局结果。
版图布线阶段的首要任务是完成模块间的互联，其次是在完成布线的前提下进一步优化布线结果，如提高电性能、减小通孔数、缩小芯片面积等。
版图布线也是一个比较复杂的过程，通常分成两步来完成:总体布线和详细布绞。
版图验证是对布线后的版图进行DRC，电器特征检查等步骤以保证集成电路版图与电路所包含的信息完全一致，且复合工艺要求。
目前，版图验证项目主要包括DRC、电学规则检查（electrical rule check,ERC）、LVS、LPE、寄生电阻提取（parasitic resistance extraction,PRE）,其中,DRC和LVS必须通过，其余视实际情况而定。
全差分cmos运算放大器的学位论文
全差分cmos运算放大器的学位论文CMOS运算放大器的设计毕业设计（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。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录第一章绪论 (7)1.1设计平台及软件介绍 (7)1.1.1PSPICE简介 (7)1.1.2 L-Edit简介 (7)1.1.3 Cadence OrCAD Capture简介 (7)1.2 设计方法 (8)1.2.1CMOS运算放大器设计方法 (8)1.2.2运算放大器的性能优化 (8)第二章全差分运算放大器基础 (10)2.1 MOS器件基本特性 (11)2.1.1 MOSFET的结构和大信号特性 (11)2.1.2 MOSFET的小信号模型 (12)2.2运算放大器概述 (13)2.3全差分运算放大器特点 (14)第三章CMOS模拟运放设计 (16)3.1设计目标 (16)3.2电路结构分析 (16)3.3.1 输入级设计 (18)3.3.2电流镜电路 (18)3.3.3偏置电路 (19)3.3.4 输出级 (20)3.3.5 整体电路 (20)第四章运放参数的模拟与测量 (22)4.1瞬态分析 (22)4.2 温度特性 (23)4.3输出阻抗 (24)4.4交流特性分析 (25)5.1版图设计基础 (26)5.1.1设计流程 (26)5.1.2 L-edit中的版图设计 (27)5.2 版图设计 (28)5.3版图参数的提取并仿真 (29)5.3.1版图参数的提取和修改 (29)5.3.2电路仿真 (29)第六章总结 (31)【参考资料】 (32)附录： (33)一、Pspice仿真代码： (33)1、原理层次仿真代码（偏置电压由直流电压直接替代） (33)2、MOS分压电路中MOS宽长比确定电路 (35)3、最终Pspice仿真代码 (35)二、版图生成代码 (37)三、版图修改代码 (40)第一章绪论1.1设计平台及软件介绍1.1.1 PSPICE简介PSPICE是由SPICE（Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。
CMOS二年级运算放大器设计
C M O S二年级运算放大器设计Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998CMOS二级运算放大器设计（东南大学集成电路学院）一．运算放大器概述运算放大器是一个能将两个输入电压之差放大并输出的集成电路。
运算放大器是模拟电子技术中最常见的电路，在某种程度上，可以把它看成一个类似于BJT 或FET 的电子器件。
它是许多模拟系统和混合信号系统中的重要组成部分。
它的主要参数包括：开环增益、单位增益带宽、相位阈度、输入阻抗、输入偏流、失调电压、漂移、噪声、输入共模与差模范围、输出驱动能力、建立时间与压摆率、CMRR、PSRR以及功耗等。
二．设计目标1.电路结构最基本的COMS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如图所示。
主要包括四部分：第一级输入级放大电路、第二级放大电路、偏置电路和相位补偿电路。
图两级运放电路图2.电路描述电路由两级放大器组成，M1~M4构成有源负载的差分放大器，M5提供该放大器的工作电流。
M6、M7管构成共源放大电路，作为运放的输出级。
M6 提供给M7 的工作电流。
M8~M13组成的偏置电路，提供整个放大器的工作电流。
相位补偿电路由M14和Cc构成。
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.设计指标两级运放的相关设计指标如表1。
表1 两级运放设计指标三．电路设计第一级的电压增益：)||(422111o o m m r r g R G A ==第二级电压增益：)||(766222o o m m r r g R G A =-= 所以直流开环电压增益：)||)(||(76426221o o o o m m o r r r r g g A A A -==单位增益带宽：cm O C g A GBW π2f 1d == 偏置电流：213122121)/()/()/(2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=L W L W R L W KP I B n B 根据系统失调电压：756463)/()/(21)/()/()/()/(L W L W L W L W L W L W ==转换速率：⎭⎬⎫⎩⎨⎧-=L DS DS C DS C I I C I SR 575,min相位补偿：12.1)/()/()/()/(1613111466+==m m m C g g L W L W L W L W g R以上公式推导过程简略，具体过程可参考相关专业书籍。
CMOS二级运算放大器设计
CMOS二级运算放大器设计（东南大学集成电路学院）一．运算放大器概述运算放大器是一个能将两个输入电压之差放大并输出的集成电路。
运算放大器是模拟电子技术中最常见的电路，在某种程度上，可以把它看成一个类似于BJT 或FET 的电子器件。
它是许多模拟系统和混合信号系统中的重要组成部分。
它的主要参数包括：开环增益、单位增益带宽、相位阈度、输入阻抗、输入偏流、失调电压、漂移、噪声、输入共模与差模范围、输出驱动能力、建立时间与压摆率、CMRR、PSRR 以及功耗等。
二．设计目标1.电路结构最基本的COMS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如图1.1所示。
主要包括四部分：第一级输入级放大电路、第二级放大电路、偏置电路和相位补偿电路。
图1.1 两级运放电路图2.电路描述电路由两级放大器组成，M1~M4构成有源负载的差分放大器，M5提供该放大器的工作电流。
M6、M7管构成共源放大电路，作为运放的输出级。
M6 提供给M7 的工作电流。
M8~M13组成的偏置电路，提供整个放大器的工作电流。
相位补偿电路由M14和Cc构成。
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.设计指标两级运放的相关设计指标如表1。
电源电压0~5V共模输入电压固定在(VDD+VSS)/2开环直流增益≥80dB单位增益带宽≥30MHz相位裕度≥60degree转换速率 ≥30 V/μs 静态功耗（电流）≤1mA 负载电容=3pf表1 两级运放设计指标三．电路设计第一级的电压增益：)||(422111o o m m r r g R G A == (3.1) 第二级电压增益：)||(766222o o m m r r g R G A =-= (3.2) 所以直流开环电压增益：)||)(||(76426221o o o o m m o r r r r g g A A A -== (3.3) 单位增益带宽：cm O C g A G B W π2f 1d == (3.4) 偏置电流：213122121)/()/()/(2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=L W L W R L W KP I B n B (3.5) 根据系统失调电压：756463)/()/(21)/()/()/()/(L W L W L W L W L W L W == (3.6)转换速率：⎭⎬⎫⎩⎨⎧-=L DS DS C DS C I I C I SR 575,min (3.7)相位补偿：12.1)/()/()/()/(1613111466+==m m m C g g L W L W L W L W g R (3.8)以上公式推导过程简略，具体过程可参考相关专业书籍。
cmos集成电路版图课程设计
cmos集成电路版图课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握CMOS集成电路版图的基本概念，包括版图设计原理、构成要素及其相互关系。
2. 使学生了解CMOS工艺流程，理解不同工艺对版图设计的影响。
3. 帮助学生掌握版图设计中的关键参数，如线宽、间距、面积等，并能运用这些参数进行版图优化。
技能目标：1. 培养学生运用EDA工具进行CMOS集成电路版图设计的能力。
2. 培养学生分析和解决版图设计过程中遇到的问题，提高版图设计的实际操作能力。
3. 培养学生具备团队协作和沟通能力，能够在项目中与他人共同完成版图设计任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对CMOS集成电路版图设计的兴趣，激发学习热情。
2. 培养学生严谨、细致的学习态度，养成精益求精的工作习惯。
3. 使学生认识到版图设计在集成电路领域的重要性，增强学生的责任感和使命感。
本课程针对高年级电子科学与技术专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果。
通过本课程的学习，学生将能够掌握CMOS集成电路版图设计的基本知识和技能，为今后的专业发展和就业奠定坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. CMOS集成电路版图基本原理：介绍版图设计的基本概念、构成要素及其相互关系，包括晶体管、连线、电源地网络等。
2. CMOS工艺流程：讲解CMOS工艺的基本流程，分析不同工艺对版图设计的影响，如光刻、刻蚀、离子注入等。
3. 版图设计方法：教授版图设计的基本方法，包括版图布局、布线、封装等，以及版图优化技巧。
4. EDA工具应用：介绍版图设计自动化工具，如Cadence、Mentor Graphics等，指导学生运用这些工具进行版图设计。
5. 版图设计实例分析：分析实际项目中CMOS集成电路版图设计案例，使学生了解版图设计在实际应用中的关键问题。
教学内容安排如下：第1周：版图基本原理及构成要素第2周：CMOS工艺流程及其对版图设计的影响第3-4周：版图设计方法及技巧第5-6周：EDA工具应用及版图设计实践第7周：版图设计实例分析及讨论教材章节对应内容如下：第1章：CMOS集成电路版图基本原理第2章：CMOS工艺流程第3章：版图设计方法第4章：EDA工具应用第5章：版图设计实例分析三、教学方法为确保教学效果，充分激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：通过系统讲解CMOS集成电路版图的基本原理、工艺流程和设计方法，为学生奠定扎实的理论基础。
二级CMOS放大器的电路与版图设计
《IC设计实践》报告姓名：潘阿成学号：200881229院系：电子科学与技术学院专业：集成电路设计与集成系统2012年2月25日目录一、设计目标 (1)二、设计平台 (1)三、原理图设计 (1)1、电路结构与工作原理 (1)2、手工计算电路参数 (2)3、仿真、分析与参数调整 (6)4、电路参数仿真结果汇总 (14)四、版图设计 (15)1、版图层次及常用设计规则 (15)2、DRC验证与版图修改 (16)3、LVS验证与版图修改 (17)五、寄生参数提取与后仿真 (117)六、小结 (19)一、设计目标通过使用mentor软件设计一个两级运算放大器，并且使其满足以下指标，如表1所示。
电源电压VDD 5V 共模抑制比CMRR >60dB直流增益Av >60dB 电源抑制比PSRR >60dB 单位增益带宽GB >5MHz 负载电容CL 8pF输入共模范围ICMR 2~4.5V 沟道长L >0.5um输出摆率V out 2~4.8V 功耗P <2mW压摆率SR >10V/us表1 运算放大器设计指标二、设计平台mentor软件及华润上华工艺库0.5um P衬底N阱双多晶硅三层金属混合信号工艺。
三、原理图设计1、电路结构与工作原理电路结构如图1所示。
图1 二级运放电路结构该电路的组成与工作原理：图1中有多个电流镜结构，M5的电流在M1与M2组成的差分对中被平分，流过M1的电流与流过M2电流1,23,45/2d d d I I I ==，同时M3，M4组成电流镜结构，如果M3和M4管对称，那么相同的结构使得在x ，y 两点的电压在Vin 的共模输入范围内不随着Vin 的变化而变化，为第二极放大器提供了恒定的电压和电流。
图1所示，Cc 为引入的米勒补偿电容。
2、手工计算电路参数本次实践使用的工艺是华润上华工艺库0.5um P 衬底N 阱双多晶硅三层金属混合信号工艺。
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否正确，而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本与功耗。
本文依据基本CMOS集成运算放大电路的设计指标及电路特点，绘制了基本电路图，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以及工艺参数，建立出从性能指标到版图设计的优化路径。
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，重复这一过程，最终得到优化设计方案。
最后根据参数尺寸等完成了放大器的版图设计以及版图的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研究内容 (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 (25)3.3 两级运算放大器原理简单分析 (25)第4章CMOS运算放大器的仿真 (28)4.1 概述 (28)4.2 MOS运算放大器技术指标总表 (29)4.3仿真数据 (30)4.3.1 DC分析 (30)4.3.2测量输入共模范围 (31)4.3.3 测量输出电压范围 (32)4.3.4 测量增益与相位裕度 (34)4.3.5 电源电压抑制比测试 (35)4.3.6 运放转换速率和建立时间分析 (37)4.3.7 CMRR的频率响应测量 (40)第5章算放大器版图设计 (41)5.1 Cadence使用说明 (41)5.2 版图设计 (44)5.3 CMOS运放版图 (44)第6章总结 (46)参考文献 (47)致谢词 (48)外文资料原文............................................................................. 错误!未定义书签。
CMOS二级运算放大器设计
CMOS二级运算放大器设计（东南大学集成电路学院）一．运算放大器概述运算放大器是一个能将两个输入电压之差放大并输出的集成电路。
运算放大器是模拟电子技术中最常见的电路，在某种程度上，可以把它看成一个类似于BJT 或FET 的电子器件。
它是许多模拟系统和混合信号系统中的重要组成部分。
它的主要参数包括：开环增益、单位增益带宽、相位阈度、输入阻抗、输入偏流、失调电压、漂移、噪声、输入共模与差模范围、输出驱动能力、建立时间与压摆率、CMRR、PSRR以及功耗等。
二．设计目标1.电路结构最基本的COMS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如图1.1所示。
主要包括四部分：第一级输入级放大电路、第二级放大电路、偏置电路和相位补偿电路。
图1.1 两级运放电路图2.电路描述电路由两级放大器组成，M1~M4构成有源负载的差分放大器，M5提供该放大器的工作电流。
M6、M7管构成共源放大电路，作为运放的输出级。
M6 提供给M7 的工作电流。
M8~M13组成的偏置电路，提供整个放大器的工作电流。
相位补偿电路由M14和Cc构成。
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.设计指标两级运放的相关设计指标如表1。
电源电压0~5V共模输入电压固定在(VDD+VSS)/2开环直流增益≥80dB单位增益带宽≥30MHz相位裕度 ≥60degree 转换速率 ≥30 V/μs 静态功耗（电流）≤1mA 负载电容=3pf表1 两级运放设计指标三．电路设计第一级的电压增益：)||(422111o o m m r r g R G A == (3.1) 第二级电压增益：)||(766222o o m m r r g R G A =-= (3.2) 所以直流开环电压增益：)||)(||(76426221o o o o m m o r r r r g g A A A -== (3.3) 单位增益带宽：cm O C g A G B W π2f 1d == (3.4) 偏置电流：213122121)/()/()/(2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=L W L W R L W KP I Bn B (3.5) 根据系统失调电压：756463)/()/(21)/()/()/()/(L W L W L W L W L W L W == (3.6)转换速率：⎭⎬⎫⎩⎨⎧-=L DS DS C DS C I I C I SR 575,min (3.7) 相位补偿：12.1)/()/()/()/(1613111466+==m m m C g g L W L W L W L W g R (3.8)以上公式推导过程简略，具体过程可参考相关专业书籍。
cmos运算放大器设计实例 -回复
cmos运算放大器设计实例-回复CMOS运算放大器设计实例引言:CMOS（互补金属氧化物半导体）技术是现代电子电路设计中最常用的技术之一。
CMOS运算放大器是CMOS技术的重要应用之一，在模拟电路设计领域有着广泛的应用。
本文将以CMOS运算放大器设计实例为主题，详细介绍设计过程的每一步及背后的原理。
第一部分: 设计目标和规范（200字）在进行CMOS运算放大器的设计前，需要明确设计目标和规范。
我们假设设计目标是设计一个具有高增益、低功耗和高输入阻抗的运算放大器。
规范要求在供电电压为3V时，输出电压范围应该最大化，并且放大器的带宽应该在1MHz以上。
第二部分: 放大器框图设计（400字）首先，我们从设计CMOS运算放大器的框图开始。
一个标准的CMOS运算放大器通常由差分输入级、差分放大级和输出级组成。
差分输入级负责提供高输入阻抗和抑制共模噪声，差分放大级负责放大输入信号，输出级驱动输出负载。
第三部分: 偏置电流设计（400字）在设计CMOS运算放大器时，需要对差分放大级的偏置电流进行设计。
偏置电流对放大器的性能有很大的影响。
通常，偏置电流越大，放大器的增益越大，但功耗也随之增加。
我们需要在增益和功耗之间找到一个平衡点。
第四部分: 带宽和相位裕度设计（400字）为了实现高带宽和良好的相位裕度，我们需要进行差分放大级的交流增益调节。
调节交流增益可以改变放大器的带宽特性，以满足设计规范中对带宽的要求。
此外，相位裕度也是一个非常重要的指标，它衡量了放大器在高频时能否保持稳定的增益和相位性能。
第五部分: 输出级设计（300字）在设计输出级时，我们需要考虑输出电压摆幅和输出电流的要求。
输出级通常采用共射极（source follower）结构，能够提供较大的输出驱动能力。
通过合理设计输出级，我们可以达到设计规范中对输出电压范围的要求，并且保持较低的功耗。
第六部分: 电源抑制和共模抑制设计（200字）电源抑制和共模抑制是CMOS运算放大器设计中需要考虑的两个重要指标。
【精品】CMOS运算放大器的分析及设计毕业论文
【精品】CMOS运算放⼤器的分析及设计毕业论⽂(此⽂档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)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 integrated circuits and continuously improved speed. As the CMOS process 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 frequency characteristics of the circuit 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 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。
运算放大器毕业设计
XXXXXX学院毕业论文题目：利用三极管设计实现简单运算放大器学生姓名：学号：班级：专业：指导老师：2010年5月题目利用三极管实现简单运算放大器学生姓名：学号：班级：所在院（系）：指导老师：完成日期：摘要运算放大器（常简称为“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。
由于早期应用于模拟计算机运算，故得名“运算放大器”，此名称一直延续至今。
运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。
随着半导体技术的发展，如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。
现今运放的种类繁多，广泛应用于几乎所有的行业中。
运算放大器最早被设计出来的目的是将电压类比成数字，用来进行加、减、乘、除的运算，同时也成为实现模拟计算机（analog computer）的基本建构方块。
然而，理想运算放大器的在电路系统设计上的用途却远超过加减乘除的计算。
今日的运算放大器，无论是使用晶体管（transistor）或真空管（vacuum tube）分立式（discrete）元件或集成电路（integrated circuits）元件，运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器的要求。
早期的运算放大器是使用真空管设计，现在则多半是集成电路式的元件。
但是如果系统对于放大器的需求超出集成电路放大器的需求时，常常会利用分立式元件来实现这些特殊规格的运算放大器。
1960年代晚期，仙童半导体（Fairchild Semiconductor）推出了第一个被广泛使用的集成电路运算放大器，型号为μA709，设计者则是鲍伯〃韦勒（Bob Widlar）。
但是709很快地被随后而来的新产品μA741取代，741有着更好的性能，更为稳定，也更容易使用。
741运算放大器成了微电子工业发展历史上一个独一无二的象征，历经了数十年的演进仍然没有被取代，很多集成电路的制造商至今仍然在生产741。
直到今天μA741仍然是各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。
CMOS二级运算放大器设计
CMOS二级运算放大器设计（东南大学集成电路学院）一．运算放大器概述运算放大器是一个能将两个输入电压之差放大并输出的集成电路。
运算放大器是模拟电子技术中最常见的电路，在某种程度上，可以把它看成一个类似于BJT 或FET 的电子器件。
它是许多模拟系统和混合信号系统中的重要组成部分。
它的主要参数包括：开环增益、单位增益带宽、相位阈度、输入阻抗、输入偏流、失调电压、漂移、噪声、输入共模与差模围、输出驱动能力、建立时间与压摆率、CMRR、PSRR以及功耗等。
二．设计目标1.电路结构最基本的COMS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如图1.1所示。
主要包括四部分：第一级输入级放大电路、第二级放大电路、偏置电路和相位补偿电路。
图1.1 两级运放电路图2.电路描述电路由两级放大器组成，M1~M4构成有源负载的差分放大器，M5提供该放大器的工作电流。
M6、M7管构成共源放大电路，作为运放的输出级。
M6 提供给M7 的工作电流。
M8~M13组成的偏置电路，提供整个放大器的工作电流。
相位补偿电路由M14和Cc构成。
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.设计指标两级运放的相关设计指标如表1。
电源电压0~5V共模输入电压固定在(VDD+VSS)/2开环直流增益≥80dB单位增益带宽≥30MHz表1 两级运放设计指标三．电路设计第一级的电压增益：)||(422111o o m m r r g R G A == (3.1) 第二级电压增益：)||(766222o o m m r r g R G A =-= (3.2) 所以直流开环电压增益：)||)(||(76426221o o o o m m o r r r r g g A A A -== (3.3) 单位增益带宽：cm O C g A GBW π2f 1d == (3.4) 偏置电流：213122121)/()/()/(2⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=L W L W R L W KP I Bn B (3.5) 根据系统失调电压：756463)/()/(21)/()/()/()/(L W L W L W L W L W L W == (3.6)转换速率：⎭⎬⎫⎩⎨⎧-=L DS DS C DS C I I C I SR 575,min (3.7)相位补偿：12.1)/()/()/()/(1613111466+==m m m C g g L W L W L W L W g R (3.8)以上公式推导过程简略，具体过程可参考相关专业书籍。
- 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)。
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否正确，而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本与功耗。
本文依据基本CMOS集成运算放大电路的设计指标及电路特点，绘制了基本电路图，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以及工艺参数，建立出从性能指标到版图设计的优化路径。
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，重复这一过程，最终得到优化设计方案。
最后根据参数尺寸等完成了放大器的版图设计以及版图的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研究内容 (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 (25)3.3 两级运算放大器原理简单分析 (25)第4章CMOS运算放大器的仿真 (28)4.1 概述 (28)4.2 MOS运算放大器技术指标总表 (29)4.3仿真数据 (30)4.3.1 DC分析 (30)4.3.2测量输入共模范围 (31)4.3.3 测量输出电压范围 (32)4.3.4 测量增益与相位裕度 (34)4.3.5 电源电压抑制比测试 (35)4.3.6 运放转换速率和建立时间分析 (37)4.3.7 CMRR的频率响应测量 (40)第5章算放大器版图设计 (41)5.1 Cadence使用说明 (41)5.2 版图设计 (44)5.3 CMOS运放版图 (44)第6章总结 (46)参考文献 (47)致谢词 (48)外文资料原文............................................................................. 错误!未定义书签。
外文资料译文............................................................................. 错误!未定义书签。
前言集成电路(Integrated Circuit)是把大量有源和无源器件及它们之间的互连线路集成在一起,形成一个具体的功能模块。
集成电路的出现和迅速发展，彻底改变了人类文明和人们的日常生活。
集成电路电子电路，但它不同于数以万计的一般意义上的电子电路集成在一个微型芯片的晶体管，电阻，电容和电感等电子元件，这是一个奇妙的设计和制造方法，人类社会的进步，创造前所未有的奇迹，现实是奇迹集成电路版图设计。
相对于数字集成电路的规律性和离散性，计算机辅助设计方法学在给定所需功能行为描述的数字系统设计自动化方面已经非常成功。
但并不适用于模拟电路设计。
一般来说，模拟电路设计仍然需要手工进行。
因此，仔细研究模拟电路的设计过程，熟悉那些提高设计效率、增加设计成功机会的原则是非常必要的。
模拟集成电路的设计流程可以分为前段设计和后端设计两大部分。
前段设计包括电路的设计、原理图输入和电路仿真；后端设计（又称为物理设计）包括版图的绘制与验证。
根据参数要求设计好电路后，在设计环境中输入原理图并对设计的电路进行仿真，也就是对电路结构、元件尺寸的设计、负载估计及布局前电路的模拟。
对电路的分析主要包括直流分析、瞬态分析、交流分析、噪声分析、模拟参数分析、温度分析等。
后端绘制的版图后首先要通过版图验证，版图验证包括设计规则验证、电气规则检查、版图与电路原理图对比验证。
运算放大器（简称运放）是许多混合信号系统和模拟系统中的一个组成部分。
不同层次的复杂的运算放大器是用来实现多种功能的：高速放大或过滤的直流偏置。
每一代 CMOS技术，由于供应减少电压和晶体管沟道长度的运算放大器的设计，继续为运放的设计提出一个复杂的问题。
本文依据基本CMOS集成运算放大电路的设计指标及电路特点，绘制基本电路图，用Spectre进行仿真模拟，从模拟的结果中推导出各个参量和其决定因素之间的关系，从而确定出符合设计指标所的版图几何尺寸以及工艺参数。
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，重复这一过程，最终得到优化设计方案。
最后根据参数尺寸等进行版图设计以及验证。
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”。
运算放大器（简称运放）是许多混合信号系统和模拟系统中的一个组成部分。
不同层次的复杂的运算放大器是用来实现多种功能的：高速放大或过滤的直流偏置。
每一代 CMOS技术，由于供应减少电压和晶体管沟道长度的运算放大器的设计，继续为运放的设计提出一个复杂的问题。
我们粗略地把运放定义为“高增益的差动放大器”。
所谓“高”，指的是对应用，10。
由于运放一般用来实现一个反馈系统，其增益已足够了，通常增益范围在10~5其开环增益的大笑根据闭环增益电路的精度要求来选取。
20年前，大多数的运放是各种应用的一个通用模块。
这些努力试图创造一个“理想”的运算放大器，例如，高电压增益，高输入阻抗和低输出阻抗。
然而，却要牺牲成本费用的其他性能如输出幅度，速度和功耗。
与次相反，今天的运放设计，放大器的设计从开始就认识到妥协之间的各种参数，这样一个妥协，最终将需要更多地考虑整体的设计，因此，我们需要知道满足每个人从适当的值的参数。
例如，如果高速度的要求，增益误差要求不高的选择电路结构应有利于前者，后者可以牺牲。
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Cadence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并进行模拟，重复这一过程，最终得到优化设计方案，其关键在于寻找目标与决定因素之间的关系。
1.1.2研究内容模拟集成电路设计过程可以分为俩大部分设计的前端和后端。
前段设计包括设计电路、输入原理图和仿真电路；后端设计（也可以叫物理设计）包括版绘制版图及其验证。
前段设计包括设计电路结构和输入原理图。
根据要求参数设计所需电路后，把原理图输入到设计环境中并对其进行电路仿真，也就是对元件尺寸的设计、电路的结构、布局前电路及负载估计进行模拟。
在此过程中要求芯片的生产厂家提供出可以模拟库文件以便用于仿真。
分析电路主要还包括瞬态分析、直流分析、交流分析、温度分析、模拟参数分析、噪声分析等。
如果仿真结果完全符合了设计的要求以后就可以将电路提供给后端从而进行版图方面的设计。
后端中在绘制完成版图后最初要通过版图的一些验证，版图的验证包括版图与电路原理图的对比验证（LVS; Layout Versus Schematic）、电气规则的检查（ERC; Electrical Rule Check）、设计规则的验证（DRC; Design Rule Check）。
DRC验证是对电路的一些布局进行几何空间的验证从而保证厂家在工艺技术方面可以实现线路的连接；ERC验证用来检查电气连接中的一些错误，像电源和地是否短路、器件是否悬空等等所制定的一些电特性。