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模拟集成电路(121)幻灯片PPT
共模输入电压
v ic 1 2 ( v i1 v i2 ) 1 2 ( 5 m V 0 ) 2 .5 m V v O v O 2 A v 2 ( A v d 2 v i d A v c 2 v i c ) A v 2
[ 5 0 5 ( 0 . 3 ) 2 . 5 ] ( 3 . 9 )
输入端漂移电压 为0.002mV
电压 增益
输出漂移电 压为200mV
输出漂移电 压为200mV
所以A1不可以，A2可以。
3.减小零漂的措施
◆ 用非线性元件进行温度补偿 ◆ 调制解调方式。如“斩波稳零放大器” ◆ 采用差分式放大电路
6.2.1 差分式放大电路的一般结构
1.有关概念
vidvi1vi2 差模信号 vic 12(vi1vi2) 共模信号
2、双入、单出
A vd 1v vo id 12 v v o 1 i11 2A vd2 r R b e c
接入负载时
Avd
(Rc//RL)
2rbe
输入电阻 Rid 2rbe
输出电阻 Ro Rc
3、单端输入
只考虑差模信号时， 单端输入等效于双端输入
计算指标与双端输入相同
（2）共模情况 1、双端输出
假设 A v 1 1 0 0 ,A v 2 1 0 0 ,A v 3 1
若第一级漂了 100V
则输出漂移 1V
若第二级漂了 100V
则输出漂移 10mV
因此第一级是关键
问题:
已知两个放大器的输出漂移
电压均为 200V
两个放大电路是否都可以放大
0.1mV 的信号？
电压 增益
输入端漂移电压 为0.2mV
本章讨论的主要问题
集成运算放大器内部电路的静态工作点是怎样设置的？ 集成运算放大器如何解决直接耦合方式产生的零点漂移问题？ 实际的集成运算放大器及主要参数是怎样的？ 实际运算放大器非理想参数对运算精度会产生怎样的影响？
v ic 1 2 ( v i1 v i2 ) 1 2 ( 5 m V 0 ) 2 .5 m V v O v O 2 A v 2 ( A v d 2 v i d A v c 2 v i c ) A v 2
[ 5 0 5 ( 0 . 3 ) 2 . 5 ] ( 3 . 9 )
输入端漂移电压 为0.002mV
电压 增益
输出漂移电 压为200mV
输出漂移电 压为200mV
所以A1不可以，A2可以。
3.减小零漂的措施
◆ 用非线性元件进行温度补偿 ◆ 调制解调方式。如“斩波稳零放大器” ◆ 采用差分式放大电路
6.2.1 差分式放大电路的一般结构
1.有关概念
vidvi1vi2 差模信号 vic 12(vi1vi2) 共模信号
2、双入、单出
A vd 1v vo id 12 v v o 1 i11 2A vd2 r R b e c
接入负载时
Avd
(Rc//RL)
2rbe
输入电阻 Rid 2rbe
输出电阻 Ro Rc
3、单端输入
只考虑差模信号时， 单端输入等效于双端输入
计算指标与双端输入相同
（2）共模情况 1、双端输出
假设 A v 1 1 0 0 ,A v 2 1 0 0 ,A v 3 1
若第一级漂了 100V
则输出漂移 1V
若第二级漂了 100V
则输出漂移 10mV
因此第一级是关键
问题:
已知两个放大器的输出漂移
电压均为 200V
两个放大电路是否都可以放大
0.1mV 的信号？
电压 增益
输入端漂移电压 为0.2mV
本章讨论的主要问题
集成运算放大器内部电路的静态工作点是怎样设置的？ 集成运算放大器如何解决直接耦合方式产生的零点漂移问题？ 实际的集成运算放大器及主要参数是怎样的？ 实际运算放大器非理想参数对运算精度会产生怎样的影响？
《模拟集成电路基础》PPT课件
h
20
P
N
V
PN结的接触电位
(二)PN结的接触电位：
(1).内电场的建立，使PN结 中产生电位差。从而形成接 触电位V(又称为位垒)。
(2).接触电位 V决定于材 料及掺杂浓度：
硅： V=0.7 锗： V=0.2 (3).其电位差用 表示
h
21
（三）PN结的单向导电性
U
I
P
N
扩散
Q(V-U)
1.PN结加正向电压时：
第四节 二极管的应用
h
8
第一节 半导体基础知识
一1.、什半么导是体导的体特、性绝：缘体导、电半导率量导电1级0体率-2，2：为-如110：0-154s金.sc.、mc-m1-1
(1).导体：导电性能良好导量的电级物率，质为银如。1、：0-铜橡9-、胶10铝、2 s。云.c母m-、1 (2).绝缘体：几乎不导电量砷塑的级化料物，镓等质如等。。：。硅、锗、 (3).半导体：导电能力介于导体和半导体之间。
生载流子的扩散运用动下的定结向果移产动生称空
间电荷区耗尽层为（漂多移子运运动动）。
空穴 P
(2).空间电荷区产生建立了内电场 产生载流子定向运动（漂移运动）
N
•当扩散运动↑内电场↑漂移运
动↑扩散运动↓动态平衡。
(3).扩散运动产生扩散电流；漂移运动 产生漂移电流。
•动态平衡时：扩散电流=漂移电流。 PN结内总电流=0。 PN结的宽度一定 。
1.电子空穴对： 电子和空穴是成对产生的.
h
12
两种载流子——电子和空穴
外电场E 的方向
电子流
2.自由电子——载流子：
自由电子
• 在外电场作用下形成电子流（在 导带内运动），
第七章MOS管模拟集成电路设计基础ppt课件
威尔逊电流镜正是
这样的结构。
NMOS威尔逊电流
镜的电路如右图所示。
提高输出电阻的基本
原理是在M1的源极接 有M2而形成的电流 串联负反馈。
图7.3.2 NMOS威尔逊电流镜
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
(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
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
右图给出了 一种自给基准电 流的结构形式。M1、 M2、M3组成了一个 两输出支路的 NMOS电流镜，M4、 M5和M6组成了两输 出 支 路 的 PMOS 电 流 镜 。 M7 、 M8 和 R 所构成的“启动” 电路 。
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
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
图6-3-18
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
模拟集成电路版图基础62页PPT
模拟集成电路版图基础
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
Байду номын сангаас
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
Байду номын сангаас
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
《模拟集成电路系统》课件
滤波器电路
总结词
详细描述
滤波器电路用于提取特定频率范围的信号 ，实现信号的选择性传输。
滤波器电路由电阻、电容、电感等元件组 成，通过调整元件参数，实现对特定频率 信号的选择性传输或抑制。
滤波器电路的分类
滤波器电路的应用
根据工作原理和应用场景，滤波器电路可 分为低通、高通、带通、带阻等类型，每 种类型具有不同的性能特点。
正确性和可制造性。
制程加工
将版图转化为实际电路 ，进行制程加工和封装
测试。
制程优化
根据制程结果，对制程 进行优化，提高电路性
能和成品率。
模拟集成电路系统
05
应用
通信系统应用
01
02
03
信号放大和处理
模拟集成电路系统在通信 系统中主要用于信号的放 大和处理，以确保信号的 稳定传输。
调制与解调
在通信系统中，模拟集成 电路系统还用于信号的调 制和解调，实现信号的转 换和还原。
详细描述
稳压电源电路由电源变压器、整 流器、滤波器和稳压器组成，通 过调整元件参数，实现输出电压 或电流的稳定。
稳压电源电路的分类
根据工作原理和应用场景，稳压 电源电路可分为线性稳压电源和 开关稳压电源等类型，每种类型 具有不同的性能特点。
模拟集成电路系统
04
设计
设计流程与方法
确定设计目标
明确电路的功能、性能指标和 限制条件，为后续设计提供指
滤波器设计
模拟集成电路系统能够实 现各种滤波器设计，用于 信号的选择和处理，提高 通信质量。
音频系统应用
音频信号处理
模拟集成电路系统在音频 系统中主要用于音频信号 的处理，如音频放大、音 效处理等。
集成电路模拟版图设计基础ppt课件
4.2 LVS工具不仅能检 查器件和布线，而 且还能确认器件的 值和类型是否正确。
4. LVS文件
4.3 Environment
setting：
1) 将决定你用几层的 金属，选择一些你 所需要的验证检查。
2) 选择用命令界面运 行LVS，定义查看 LVS报告文件及LVS 报错个数。
定义金 属层数
关闭ERC 检查
2.2互连
2.2.1金属（第一层金属，第二层金属……） 2.2.2通孔
ppt课件
11
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS
PMOS
MOS管剖面图
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS工艺层立体图
ppt课件
NMOS版图
13
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1) NMOS管
以TSMC，CMOS，N单阱工艺 为例
ppt课件
26
3. 版图编辑器 6) virtuoso编辑器 --版图编辑菜单
ppt课件
27
3. 版图编辑器 7) virtuoso编辑器 --显示窗口
ppt课件
28
3. 版图编辑器 8) virtuoso编辑器 --版图显示
ppt课件
29
3. 版图编辑器 9) virtuoso编辑器--数据流格式版图输出
ppt课件
39
1. 必要文件
PDK
*.tf display.drf
DRC LVS cds.lib .cdsenv .cdsinit
ppt课件
40
2. 设计规则
2.1 版图设计规则——工艺技术要求 2.2 0.35um，0.25um，0.18um，0.13um，不同的
4. LVS文件
4.3 Environment
setting：
1) 将决定你用几层的 金属，选择一些你 所需要的验证检查。
2) 选择用命令界面运 行LVS，定义查看 LVS报告文件及LVS 报错个数。
定义金 属层数
关闭ERC 检查
2.2互连
2.2.1金属（第一层金属，第二层金属……） 2.2.2通孔
ppt课件
11
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS
PMOS
MOS管剖面图
2.1 器件
2.1.1 MOS管
NMOS工艺层立体图
ppt课件
NMOS版图
13
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1) NMOS管
以TSMC，CMOS，N单阱工艺 为例
ppt课件
26
3. 版图编辑器 6) virtuoso编辑器 --版图编辑菜单
ppt课件
27
3. 版图编辑器 7) virtuoso编辑器 --显示窗口
ppt课件
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3. 版图编辑器 8) virtuoso编辑器 --版图显示
ppt课件
29
3. 版图编辑器 9) virtuoso编辑器--数据流格式版图输出
ppt课件
39
1. 必要文件
PDK
*.tf display.drf
DRC LVS cds.lib .cdsenv .cdsinit
ppt课件
40
2. 设计规则
2.1 版图设计规则——工艺技术要求 2.2 0.35um，0.25um，0.18um，0.13um，不同的
5模拟集成电路-98页PPT精品文档
所以IC2也很小。
ro≈rce2（1＋
Re2 ）
rbe2 Re2
（参考射极偏置共射放大电路的输出电阻 Ro）
6.1.1 BJT电流源电路
2. 微电流源
由 IE IS(e U B E /U T 1 ) IS e U B E /U T
得
U BE
UT
ln
IE IS
由图：IE2Re=
UBE1－UBE2
三、直接耦合放大器的特点
2. 零点漂移
（1）什么是零点漂移
uo
在直接耦合放大电路中，输出电 压偏离其初始值的现象称为零点 漂移。
0
有时会将 信号淹没
t
ui
Au=20 U01=10mv Au=20 U02=210mv Au=20 U01=4.21v
放大器级数越多，放大倍数越大。输出端漂移现象越严重。 第一级的零漂影响最大。
二、工作原理
5、 共模抑制比 （Common - Mode Rejection Ratio)
R1 RC Rs ui1 ui ui2
uo RC uo1 uo1
+EC R1
Rs
CMR RAud20 lgAud (d)B
Auc
Auc
对理想的差动放大器：CMRR=∞ 一般的差动放大器： CMRR=60dB（左右） 差分放大电路能有效地放大差模信号，而对共模信号有很
＋
国际符号
国内符号
同相输入端：uo与ui的位相相同；
反相输入端：uo与ui的位相相反。 U+
Aod：开环差模电压放大倍数。 ui
Ri
3、运算放大器的等效电路
U-
Ro AodUi uo
二、运算放大器及其特点
第5章模拟集成电路基础.ppt
U CQ1 U CQ 2
uO UCQ1 UCQ2 0
二、对共模信号的抑制作用
共模放大倍数
Ac
uOc uIc
uO 0
Ac 0
电路参数的对称性起了相互 补偿的作用，抑制了温度漂 移。当电路输入共模信号时， 基极电流和集电极电流的变 化量相等，因此，集电极电 位的变化也相等，从而使得 输出电压uO=0。另外，还利 用了射极电阻Re对共模信号 的负反馈作用，抑制了每只 晶体管集电极电流的变化， 从而抑制集电极电位的变化。
3. 差模信号与共模信号
差模输入信号：差模信号是两个输入端信号之差
uId uI1 uI 2
共模输入信号：共模信号是两个输入端信号的平均值
uIc
1 2
uI1 uI2
即：
u I1
1 2
u Id
u Ic
u I2
1 2
u Id
uIc
差模信号：指在两个输入端加上大小相等， 极性相反的信号
共模信号：指在两个输入端加上大小相等， 极性相同的信号
例二：多路电流源电路如图所示，已知所有晶体管的特
性均相同，UBE均为0.7V，R=136k。试求IC1、IC2各为多 少。
解：
IR
VCC
U BE3 R
U BE0
100A
IR
IC0
IB3
IC0
3IB
1
IC
3IC
(1 )
2 IC 2 3 IR 当(1+)>>3时 IC1 IC2 IR 100 A
集成电路体积小、 重量轻、 耗电少、 可靠性高， 已成为现 代电子器件的主体。 集成电路分数字与模拟两大类。
模拟集成电路的种类很多， 有集成运算放大器(简称集成运放)， 集成功率放大器， 集成模拟乘法器， 集成锁相环， 集成稳压器等。 在模拟集成电路中， 集成运算放大器是最为重要、 用途最广的一 种， 这里主要介绍集成运放的内部电路、 工作原理、 性能指标及 常用等效模型。
uO UCQ1 UCQ2 0
二、对共模信号的抑制作用
共模放大倍数
Ac
uOc uIc
uO 0
Ac 0
电路参数的对称性起了相互 补偿的作用，抑制了温度漂 移。当电路输入共模信号时， 基极电流和集电极电流的变 化量相等，因此，集电极电 位的变化也相等，从而使得 输出电压uO=0。另外，还利 用了射极电阻Re对共模信号 的负反馈作用，抑制了每只 晶体管集电极电流的变化， 从而抑制集电极电位的变化。
3. 差模信号与共模信号
差模输入信号：差模信号是两个输入端信号之差
uId uI1 uI 2
共模输入信号：共模信号是两个输入端信号的平均值
uIc
1 2
uI1 uI2
即：
u I1
1 2
u Id
u Ic
u I2
1 2
u Id
uIc
差模信号：指在两个输入端加上大小相等， 极性相反的信号
共模信号：指在两个输入端加上大小相等， 极性相同的信号
例二：多路电流源电路如图所示，已知所有晶体管的特
性均相同，UBE均为0.7V，R=136k。试求IC1、IC2各为多 少。
解：
IR
VCC
U BE3 R
U BE0
100A
IR
IC0
IB3
IC0
3IB
1
IC
3IC
(1 )
2 IC 2 3 IR 当(1+)>>3时 IC1 IC2 IR 100 A
集成电路体积小、 重量轻、 耗电少、 可靠性高， 已成为现 代电子器件的主体。 集成电路分数字与模拟两大类。
模拟集成电路的种类很多， 有集成运算放大器(简称集成运放)， 集成功率放大器， 集成模拟乘法器， 集成锁相环， 集成稳压器等。 在模拟集成电路中， 集成运算放大器是最为重要、 用途最广的一 种， 这里主要介绍集成运放的内部电路、 工作原理、 性能指标及 常用等效模型。
模拟集成电路.ppt
采用差分式放大电路
6.2.0 概述
4. 差分式放大电路中的一般概念
vi d=vi 1vi 2 差模信号 两个输入信号的差值
1 vic =2(vi1vi2)
共模信号
两个输入信号的算术平均值
根据以上两式可以得到
vi1 = vic
vi2 = vic
AVD AVC
= =
vod vviodc v ic
vid
+
ro
Io
-
+
ro v
_
6.1.1.1 镜像电流源（P258）
一、电路组成
三极管T1、T2对称
二、恒流特性
当较大(>>2)时：
VB E2=VB E1 IE2 = IE1
IC2 =IC1IREF2IREF
= VCC VBE V CC
R
R
结论：
无论Rc值如何, IC2电流值保持不变（前提：电源要稳定）
概述
一、集成电路(integrated circuit)： 在半导体制造工艺基础上，把整个电
路中的器件（电阻、电容、三极管等）制 造在一块Si 基片上，并引出相应的引线， 构成特定功能的电子电路。 如：运放、各种芯片等。
二、按功能分类：
模拟集成电路
数字集成电路
三、集成度：
小规模集成电路（SSI）<102
可以放大直流信号
# 为什么一般的集成运 算放大器都要采用直接 耦合方式？
2.直接耦合放大电路 的零点漂移
零漂：输入短路时，输出仍有缓慢 变化的电压产生。
主要原因：主要由温度变化引起，也称温漂。
温漂指标：温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益折算 到输入端的等效输入漂移电压值。
第六章 模拟集成电路-PPT课件
2. 微电流源
IC 2IE2
VBE1 VBE2 Re2
V BE R e2
由于 VBE 很小，
所以IC2也很小
3. 多路电流源
4. 电流源作有源负载
镜像电流源 共射电路的电压增益为：
Rc r be
对于此电路Rc就是镜像
电流源的交流电阻，
因此增益比用电阻Rc作负载时大大提高了。
3. 中间级：
T16和T17是复合管组成的共射放大电路，T13管作这一级 的集电级有源负载。
4. 输出级：
T14和T20管组成互补对称输出级，T18、T19和 R8为其 提供静态偏置以克服交越失真。 T15和 R9保护T14管，使其在正向电流过大时不致烧坏。 T21、T23、T22管和 R10保护 T20管在负向电流过大时 不致烧坏。 5. 相位分析： 用“瞬时极性法”判定，3号腿为同相端；2号腿为反相端。
放大管
6.2 差动放大电路
一.结构: 对称性结构
即： 1=2= VBE1=VBE2= VBE rbe1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb
二. 几个基本概念
1. 差动放大电路一般有两个输 入端：
双端输入——从两输入端同时加 信号。
单端输入——仅从一个输入端对 地加信号。
VCE1=VCE2
V CC IC R C( 0 .7)
IB1
IB1
IC
VO=VC1 VC20
2.抑制零漂的原理:
当vi1 = vi2 = 0 时， vC1 = vC2
vo= vC1 - vC2 = 0
当温度变化时：
vC1 = vC2 vo= (vC1 + vC1 ) - (vC2 + vC2 ) = 0
集成电路模拟版图设计基础106页PPT
第四部分：版图的艺术
1. 模拟版图和数字版图的首要目标 2. 首先考虑的三个问题 3. 匹配 4. 寄生效应 5. 噪声 6. 布局规划 7. ESD 8. 封装
IC模拟版图设计
第一部分：了解版图
1. 版图的定义 2. 版图的意义 3. 版图的工具 4. 版图的设计流程
第一部分：了解版图
PMOS版图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
反向器
器件剖面图及俯视图
器件版 图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1)反向器
VDD
3u/0.18u
IN
OUT
1u/0.18u
2)NMOS，PMOS
3)金属连线
GND
4)关于Butting Contact部分
第二部分：版图设计基础
2）它需要设计者具有电路系统原理与工艺制造方面的基 本知识，设计出一套符合设计规则的“正确”版图也 许并不困难，但是设计出最大程度体现高性能、低功 耗、低成本、能实际可靠工作的芯片版图缺不是一朝 一夕能学会的本事。
第一部分：了解版图
3. 版图的工具：
– Cadence
Virtuoso Dracula Assura Diva
IC模拟版图设计
目录
第一部分：了解版图
1. 版图的定义 2. 版图的意义 3. 版图的工具 4. 版图的设计流程
第二部分：版图设计基础
1. 认识版图 2. 版图组成两大部件 3. 版图编辑器 4. 电路图编辑器 5. 了解工艺厂商
目录
第三部分：版图的准备
1. 必要文件 2. 设计规则 3. DRC文件 4. LVS文件
第二部分：版图设计基础
1. 模拟版图和数字版图的首要目标 2. 首先考虑的三个问题 3. 匹配 4. 寄生效应 5. 噪声 6. 布局规划 7. ESD 8. 封装
IC模拟版图设计
第一部分：了解版图
1. 版图的定义 2. 版图的意义 3. 版图的工具 4. 版图的设计流程
第一部分：了解版图
PMOS版图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
反向器
器件剖面图及俯视图
器件版 图
第二部分：版图设计基础
2.1 器件
2.1.1 MOS管 1)反向器
VDD
3u/0.18u
IN
OUT
1u/0.18u
2)NMOS，PMOS
3)金属连线
GND
4)关于Butting Contact部分
第二部分：版图设计基础
2）它需要设计者具有电路系统原理与工艺制造方面的基 本知识，设计出一套符合设计规则的“正确”版图也 许并不困难，但是设计出最大程度体现高性能、低功 耗、低成本、能实际可靠工作的芯片版图缺不是一朝 一夕能学会的本事。
第一部分：了解版图
3. 版图的工具：
– Cadence
Virtuoso Dracula Assura Diva
IC模拟版图设计
目录
第一部分：了解版图
1. 版图的定义 2. 版图的意义 3. 版图的工具 4. 版图的设计流程
第二部分：版图设计基础
1. 认识版图 2. 版图组成两大部件 3. 版图编辑器 4. 电路图编辑器 5. 了解工艺厂商
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第三部分：版图的准备
1. 必要文件 2. 设计规则 3. DRC文件 4. LVS文件
第二部分：版图设计基础
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放大需调零。
3.7 理想运放及其特征分析
1. 运放的符号
+VCC
+VCC
8
uid
uid
uo
习惯用–符VE号E
–VEE
国家标准符号
3.2.1 电流源电路
电流源电路是指能够输出恒定电流的电路。由第1章 晶体管的特性已知， 晶体管本身便具有近似恒流的特性。
在集成电路中， 常用的电流源电路有： 镜像电流源、 精密电流源、 微电流源、 比例电流源和多路电流源等。 它主要提供集成运放中各级合适的静态电流或作为有源 负载代替高阻值电阻， 以提高放大电路的放大倍数。
常用等效模型。
3.1.1 集成电路中的元器件特点
（1）集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的， 邻近 的器件具有良好的对称性， 而且受环境温度和干扰的影响后的变
化也相同， 因而特别有利于实现需要对称结构的电路。
（2）集成工艺制造的电阻、 电容数值范围有一定的限制。集成电 路中的电阻是使用半导体材料的体电阻制成的， 因而很难制造大 的电阻， 其阻值一般在几十欧姆到几十千欧姆之间; 集成电路中的
7) 最大差模输入电压 UIdM 当 UId 过大时，反偏的 PN 结可能因反压过大而被击穿。
NPN 管
UIdM = 5 V
横向 PNP 管 UIdM = 30 V
CF741 为 30 V
8)最大共模输入电压 UICM 共模输入 U IC 过大，K CMR下降 9) 最大输出电压幅度 UOPCP F741 为 13 V
电容是用PN结的结电容作的。
（3）集成工艺制造晶体管、 场效应管最容易， 众多数量的晶体管 通过一次综合工艺完成。 集成晶体管有纵向NPN型管(β值高、性能 好)、 横向PNP 型管(β值低、但反向耐压高）和场效应管， 另外， 集成工艺比较容易制造多极晶体管， 如多发射极管、 多集电极管等。
集成二极管、 稳压管等一般用NPN管的发射结代替。
3) 输入失调电流 IIO
UO = 0 时，IIO IBN IBP
1 nA 0.1 A
4) 开环电压增益 Aud
100 140 dB 5) 差模输入电阻 R id
几十千欧 几兆欧 输出电阻 Ro
几十欧 几百欧 6) 共模抑制比 KCMR
KCMR 20lg Aud (dB) > 80 dB Auc
输入级
中间级 偏置电路
输出级
uo
输入级： 差分电路，大大减少温漂。
中间级：采用有源负载的共发射极电路，增益大。
偏置电路： 镜像电流源，微电流源。
输出级：OCL 电路，带负载能力强
3、通用型集成运算放大器 F007 电路简介
RC
输入级 T1—T7 共集-共基组合差分电路
T5---T7 有源负载 构成双端变单端电路
中间级
T16、T17
复合管，共发射极 具有高增益
输出级
T18 T19、 T14
甲乙类互补对称功率放大电路 (OCL)
偏置电路
T11 T12
F007的入失调电压 U IO
使 UO = 0，输入端施加的补偿电压 几毫伏
2) 输入偏置电流 I IB UO = 0 时， IIB 12（IBN IBP） 10 nA 1 A
1. 镜像电流源
条件：两管参数对称
Io
2
IR
1 1 2
IR
2. 改进型镜像电流源
I
o
2
I
R
1
1 2
IR
(1 )
3. 比例电流源
I R o e1
I R R
e2
4. 多路电流源
I
R E1 e1
I
E
2
R e2
I
E3
R e3
3.5 集成运放的基本知识
DIP—Dual In-Line Pakage
(二) 集成运放使用注意事项
1. 查阅手册了解引脚的排列及功能；
2. 检查接线有否错误或虚连，输出端不能与地、电源短路；
3. 输入信号应远小于 UIdM 和 UICM，以防阻塞或损坏器件；
4. 电源不能接反或过高，拔器件时必须断电； 5. 输入端外接直流电阻要相等，小信号高精度直流
一、通用型集成运放(Operational Amplifier)的组成
1. 模拟集成电路的特点 1) 直接耦合： 采用差分电路形式，元件相对误差小； 2) 大电阻用恒流源代替，大电容外接； 3) 二极管用三极管代替(B、C 极接在一起)； 4) 高增益、高输入电阻、低输出电阻。
2. 组成方框图
u+id
3.1.2 集成电路结构形式上的特点
（1）利用元器件参数的对称性来提高电路稳定性 （2）利用有源器件代替无源元件 （3）一般采用直接耦合方式 （4）采用较复杂的电路结构 （5）适当利用外接分立元件
3.2 晶体管电流源电路及有源负载放大电路
根据集成工艺的特点， 模拟集成放大电路中 的偏置电路、 集电极或发射极负载等， 一般采 用晶体管电流源。 这不仅能使电路性能具有不 随温度及电源电压变化而变化的良好稳定性(做 偏置)， 而且能获得高增益、 大动态范围的特性 (做有源负载)。
第9讲 模拟集成电路基础
3.1 概述
集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件， 它以半 导体单晶硅为芯片， 采用专门的制造工艺， 把晶体管、 场效应 管、 二极管、 电阻和电容等元器件及它们之间的连线所组成的完 整电路制作在一起， 使之具有特定的功能。 集成电路体积小、 重量轻、 耗电少、 可靠性高， 已成为现代电子器件的主体。 集
成电路分数字与模拟两大类。
集成电路体积小、 重量轻、 耗电少、 可靠性高， 已成为现 代电子器件的主体。 集成电路分数字与模拟两大类。
模拟集成电路的种类很多， 有集成运算放大器(简称集成运放)， 集成功率放大器， 集成模拟乘法器， 集成锁相环， 集成稳压器等。 在模拟集成电路中， 集成运算放大器是最为重要、 用途最广的一 种， 这里主要介绍集成运放的内部电路、 工作原理、 性能指标及
输出级为 OCL 电路
一般比电源电压小一个 UCE(sat) 如电源电压 15 V，U OPP 为 13 14 V
二、集成运放使用注意事项 (一) 集成运放的封装和引脚排列 封装形式: 金属圆形、双列直插式、扁平式 封装材料: 陶瓷、金属、塑料 例: 塑封双列直插式(DIP)CF741
3.7 理想运放及其特征分析
1. 运放的符号
+VCC
+VCC
8
uid
uid
uo
习惯用–符VE号E
–VEE
国家标准符号
3.2.1 电流源电路
电流源电路是指能够输出恒定电流的电路。由第1章 晶体管的特性已知， 晶体管本身便具有近似恒流的特性。
在集成电路中， 常用的电流源电路有： 镜像电流源、 精密电流源、 微电流源、 比例电流源和多路电流源等。 它主要提供集成运放中各级合适的静态电流或作为有源 负载代替高阻值电阻， 以提高放大电路的放大倍数。
常用等效模型。
3.1.1 集成电路中的元器件特点
（1）集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的， 邻近 的器件具有良好的对称性， 而且受环境温度和干扰的影响后的变
化也相同， 因而特别有利于实现需要对称结构的电路。
（2）集成工艺制造的电阻、 电容数值范围有一定的限制。集成电 路中的电阻是使用半导体材料的体电阻制成的， 因而很难制造大 的电阻， 其阻值一般在几十欧姆到几十千欧姆之间; 集成电路中的
7) 最大差模输入电压 UIdM 当 UId 过大时，反偏的 PN 结可能因反压过大而被击穿。
NPN 管
UIdM = 5 V
横向 PNP 管 UIdM = 30 V
CF741 为 30 V
8)最大共模输入电压 UICM 共模输入 U IC 过大，K CMR下降 9) 最大输出电压幅度 UOPCP F741 为 13 V
电容是用PN结的结电容作的。
（3）集成工艺制造晶体管、 场效应管最容易， 众多数量的晶体管 通过一次综合工艺完成。 集成晶体管有纵向NPN型管(β值高、性能 好)、 横向PNP 型管(β值低、但反向耐压高）和场效应管， 另外， 集成工艺比较容易制造多极晶体管， 如多发射极管、 多集电极管等。
集成二极管、 稳压管等一般用NPN管的发射结代替。
3) 输入失调电流 IIO
UO = 0 时，IIO IBN IBP
1 nA 0.1 A
4) 开环电压增益 Aud
100 140 dB 5) 差模输入电阻 R id
几十千欧 几兆欧 输出电阻 Ro
几十欧 几百欧 6) 共模抑制比 KCMR
KCMR 20lg Aud (dB) > 80 dB Auc
输入级
中间级 偏置电路
输出级
uo
输入级： 差分电路，大大减少温漂。
中间级：采用有源负载的共发射极电路，增益大。
偏置电路： 镜像电流源，微电流源。
输出级：OCL 电路，带负载能力强
3、通用型集成运算放大器 F007 电路简介
RC
输入级 T1—T7 共集-共基组合差分电路
T5---T7 有源负载 构成双端变单端电路
中间级
T16、T17
复合管，共发射极 具有高增益
输出级
T18 T19、 T14
甲乙类互补对称功率放大电路 (OCL)
偏置电路
T11 T12
F007的入失调电压 U IO
使 UO = 0，输入端施加的补偿电压 几毫伏
2) 输入偏置电流 I IB UO = 0 时， IIB 12（IBN IBP） 10 nA 1 A
1. 镜像电流源
条件：两管参数对称
Io
2
IR
1 1 2
IR
2. 改进型镜像电流源
I
o
2
I
R
1
1 2
IR
(1 )
3. 比例电流源
I R o e1
I R R
e2
4. 多路电流源
I
R E1 e1
I
E
2
R e2
I
E3
R e3
3.5 集成运放的基本知识
DIP—Dual In-Line Pakage
(二) 集成运放使用注意事项
1. 查阅手册了解引脚的排列及功能；
2. 检查接线有否错误或虚连，输出端不能与地、电源短路；
3. 输入信号应远小于 UIdM 和 UICM，以防阻塞或损坏器件；
4. 电源不能接反或过高，拔器件时必须断电； 5. 输入端外接直流电阻要相等，小信号高精度直流
一、通用型集成运放(Operational Amplifier)的组成
1. 模拟集成电路的特点 1) 直接耦合： 采用差分电路形式，元件相对误差小； 2) 大电阻用恒流源代替，大电容外接； 3) 二极管用三极管代替(B、C 极接在一起)； 4) 高增益、高输入电阻、低输出电阻。
2. 组成方框图
u+id
3.1.2 集成电路结构形式上的特点
（1）利用元器件参数的对称性来提高电路稳定性 （2）利用有源器件代替无源元件 （3）一般采用直接耦合方式 （4）采用较复杂的电路结构 （5）适当利用外接分立元件
3.2 晶体管电流源电路及有源负载放大电路
根据集成工艺的特点， 模拟集成放大电路中 的偏置电路、 集电极或发射极负载等， 一般采 用晶体管电流源。 这不仅能使电路性能具有不 随温度及电源电压变化而变化的良好稳定性(做 偏置)， 而且能获得高增益、 大动态范围的特性 (做有源负载)。
第9讲 模拟集成电路基础
3.1 概述
集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件， 它以半 导体单晶硅为芯片， 采用专门的制造工艺， 把晶体管、 场效应 管、 二极管、 电阻和电容等元器件及它们之间的连线所组成的完 整电路制作在一起， 使之具有特定的功能。 集成电路体积小、 重量轻、 耗电少、 可靠性高， 已成为现代电子器件的主体。 集
成电路分数字与模拟两大类。
集成电路体积小、 重量轻、 耗电少、 可靠性高， 已成为现 代电子器件的主体。 集成电路分数字与模拟两大类。
模拟集成电路的种类很多， 有集成运算放大器(简称集成运放)， 集成功率放大器， 集成模拟乘法器， 集成锁相环， 集成稳压器等。 在模拟集成电路中， 集成运算放大器是最为重要、 用途最广的一 种， 这里主要介绍集成运放的内部电路、 工作原理、 性能指标及
输出级为 OCL 电路
一般比电源电压小一个 UCE(sat) 如电源电压 15 V，U OPP 为 13 14 V
二、集成运放使用注意事项 (一) 集成运放的封装和引脚排列 封装形式: 金属圆形、双列直插式、扁平式 封装材料: 陶瓷、金属、塑料 例: 塑封双列直插式(DIP)CF741