通信集成电路设计第02章B
拉扎维模拟CMOS集成电路设计第二章作业答案详解完整版中文
IX
1 2
nCOX
W L
[2 0.2(VX
1) (VX
1)
2
]
1 2
nCOX
W L
(1.4 VX )(VX
1)
gm
nCOX
W L
VDS
nCOX
W L
(Vx
1)
Copyright for zhouqn
③ 当VX≥1.2V时,MOS管工作在饱和区
IX
+
IX
1 2
nCOX
IX
1 2
PCox
W L
(0.1)2
gm
PCox
W L
(0.1)
+ 1.9V
-
② 当1.8V<VX≤1.9V时，MOS管工作在线性区
IX
1 2
PCox
W L
[2 (0.1) (VX
1.9) (VX
1.9)2 ]
gm
PCox
W L
(VX
1.9)
Copyright for zhouqn
第二章 作业答案
Copyright for zhouqn
2.1、W/L=50/0.5，假设|VDS|=3V，当|VGS|从0上升到 3V时，画出NFET和PFET的漏电流VGS变化曲线
解：
a) NMOS管： 假设阈值电压VTH=0.7V,不考虑亚 阈值导电
① 当VGS<0.7V时，NMOS管工作在截止区，则ID=0 ② 当VGS>0.7V时， NMOS管工作在饱和区，NMOS管
0 8.854 1012 F / m sio2 3.9
精品课件-通信电路(第四版)沈伟慈-第2章
yoeU c
(2.2.1)
第2章 高频小信号放大电路
其中, 输入导纳为 反向传输导纳为 正向传输导纳为 输出导纳为
yie
Ib U b
Uc 0
yre
Ib U c
Ub 0
y fe
Ic U b
Uc 0
yoe UIcc Ub 0
第2章 高频小信号放大电路 图 2.2.1 晶体管共发射极Y参数等效电路
第2章 高频小信号放大电路
第2章 高频小信号放大电路 图 2.2.2 单管单调谐放大电路
第2章 高频小信号放大电路
２. 电路性能分析
图2.2.3是单管单调谐放大器交流等效电路， 其中Y参 数等效电路中忽略了yre，因R1和R2一般都远远大于和它们并联的 yie中的电阻部分1/gie，故也可以被忽略。输入用电流源I.s并联 导纳Y.s表示，负载导纳为YL=g.L+jωCL，忽略其中的电感部分。
图中受控电流源.yreUc表示输出电压对输入电流的控制作 用（反向控制）；yr.eUb表示输入电压对输出电流的控制作用（正 向控制）。ｙfe越大, 表示晶体管的放大能力越强；yre越大, 表 示晶体管的内部反馈越强。yre的存在对实际工作带来很大危害, 是谐振放大器自激的根源, 同时也使分析过程变得复杂, 因此应 尽可能使其减小或削弱它的影响。
第2章 高频小信号放大电路
2.2 谐 振 放 大 器
由晶体管、场效应管或集成电路与ＬＣ并联谐振回路组成 的高频小信号谐振放大器广泛用于广播、电视、通信、雷达等接 收设备中, 其作用是将微弱的有用信号进行线性放大并滤除不需 要的噪声和干扰信号。
谐振放大器的主要性能指标是电压增益、 通频带、 矩 形系数和噪声系数。
1.4 106
《射频通信集成电路设计》课程教学大纲概要
《射频通信集成电路设计》课程教学大纲课程名称：射频通信集成电路设计/The Design Of Radio-Frequency Communication Integratedcircuits课程代码：020725学时：48 学分：3 讲课学时：34 上机/实验学时：14 考核方式：考查先修课程：《电路分析基础》、《模拟电子技术》、《信号与系统》、《高频电子线路》、《通信原理》适用专业：电子信息工程开课院系：电子电气工程学院教材：顾宝良.通信电子线路.电子工业出版社.2002.5主要参考书：[1] 王志刚. 现代电子线路.清华大学出版社.2003.10[2] 黄智伟.无线数字收发电路设计.电子工业出版社.2003.5[3] JOSEPH J.CARR.射频电路设计.电子工业出版社.2001.10一、课程性质和任务本课程是电子信息工程专业的学科基础选修课。
是为适应现代电子信息技术迅猛发展需要，培养现代电子信息专业技术人才而设置。
通过对本课程的学习，使学生获得有关无线通信电路的知识，学习无线收发信机的电路组成，了解具体的通信电路结构，掌握现代通信技术领域中的最新通信电路及最新电路技术。
二、课程的内容和基本要求第一章绪论1.通信系统模型2.通信方式3.通信频段的划分4.通信电路的大规模集成5.软件无线电通信通信与系统结构第二章接收系统1.镜像干扰及其抑制方案2.混频与混频失真3.噪声系数与接收灵敏度4.AGC和AFC等第三章接收通道电路1.预选滤波器和LAN2.混频电路3.中频放大器4.选频滤波器5.FM中频系统集成电路6.集成FM接收机电路7.无线IC数字通信接收机系统结构第四章发射系统1.射频功率放大器2.射频功率管的匹配网络3.射频功率放大器的网络设计方法4.射频功率放大器的功率合成技术第五章发射通道集成电路1.小功率FM发射机系统ASIC2.集成射频功放组件及其应用3.无线IC数字通信发射机系统结构第六章频率合成1.频率合成的基本方法及指标2.PLL基本原理3.锁相频率合成4.直接数字频率合成三、实验（上机、习题课或讨论课）内容和基本要求通过这一环节的教学，使学生理论联系实际，加深对所学知识的理解。
通信电子中的集成电路设计
通信电子中的集成电路设计数字化时代的到来，使得通信电子以及信息技术行业得到了迅速的发展。
在这个不断更新的环境下，集成电路(IC)已经成为许多电子设备的核心。
集成电路设计是电子产品制造中至关重要的一个环节。
它不仅涉及到个人电子设备，也涉及到全球通信网络所依赖的基础架构。
本文将会深入探讨通信电子中的集成电路设计。
一、集成电路的种类集成电路从其应用范围来看，分为模拟集成电路和数字集成电路两种。
模拟集成电路的主要功能是把连续信号处理成其他模拟信号。
通常在模拟信号的处理中，要在信号通路中添加滤波器、放大器和减法器等电子元器件，以便进行滤波、放大和求差等处理。
相比于模拟集成电路，数字集成电路的处理方式更加灵活且更加容易进行存储处理。
数字集成电路主要用于数字信号的处理，通常要经过匹配滤波器、数字滤波器以及数字信号处理器等处理。
在通信电子中，数字集成电路得到了广泛应用。
二、集成电路的设计集成电路设计是集成电路制造中最为重要的环节之一。
通常，一个集成电路的设计流程包含了：系统需求分析、电路设计、系统模型验证、电路模拟仿真、后端设计以及晶圆加工等一系列步骤。
在集成电路设计的初级阶段，必须进行所需元器件的选择，以确定该电路的基本结构。
同时每个电路都有其特殊的功能。
电路功能非常重要，是集成电路设计中最为重要的环节之一。
我们常常需要大量的工作去实现电路功能的设计；电路功能十分重要的原因在于电路的功能决定了电路是否适合特定的应用场景。
在电路的设计完成后，需要进行电路模拟仿真。
通过电路模拟仿真，能够对电路进行各种信号的测试，以确保电路的稳定性，可靠性和工作效率。
电路模拟仿真可以分为两类：基于时间域的仿真和基于频率域的仿真。
基于时间域的仿真可以对整个电路进行时域分析，得到电路的稳定性和抗干扰性能以及电流功率等参数，而基于频率域的仿真可以有效地评估电路的频率特性，以优化电路性能。
在模拟仿真后，需要进行后端设计工作。
后端设计分为物理设计和线路栅极钱度图（DRC & LVS）检查。
《通信集成电路设计》第02章(B) (2)
*2.5 阻塞的概念与计算
2.5.1 阻塞的概念
所谓阻塞是指主叫向被叫发出呼叫时， 被叫虽然空闲，但由于网络内部链路不通， 而使呼叫损失的情况。
2、串并转换电路128个 3、并串转换电路128个 4、合路器16个 5、分路器128个，可以与并串转换电路合并使用 6、时钟电路可以采用一套，输入和输出共用 7、CPU接口电路一个
• CPU接口
通常微处理器接口有Motorola和Intel两种，微处理器可以通过 此接口访问和配置内部寄存器。使用了A[7:0]，共3位地址线， MBEB为高是intel模式，否则为motorola模式。ALE 信号在复 用模式下使用。
2.5.2 阻塞概率的计算
以图2.15的T-S-T网络为例，这是一个 具有16条输入母线，16条输出母线，每条 母线上有256时隙的交换网络。
为了降低阻塞概率，就需要增加级间 的链路数即内部时隙数。
这样低的阻塞概率可以近似地看作为 零，即交换网络可认为是无阻塞网络。
2.4 多级时分交换网络
2.4.1 T-S-T型时分交换网络
一、读—写方式的T-S-T网络
T-S-T交换 网络是 由输入 级 T接线器 （TA）和输出级T接线器（TB），中间接 有S型时分接线器组成。
1．奇偶关系 2．相差半帧的关系——反相法
二、写—读方式的T-S-T交换网络
三、T-S-T交换网络的分析
（2）写—读方式的合用
从图2.16可以看出，CMA0和CMB0占 用的单元地址是相同的，都是24#单元，只 是单元里存放的话音存储器的地址相差半 帧。
高速通信集成电路设计
高速通信集成电路设计随着互联网的快速发展和移动通信技术的不断进步，对高速通信集成电路的需求日益增长高速通信集成电路是实现高速数据传输和处理的关键，其设计水平和性能直接影响到通信系统的整体性能本文将从专业角度分析高速通信集成电路的设计要点，探讨其技术挑战和发展趋势高速通信集成电路的关键技术1. 信号完整性分析信号完整性分析是高速通信集成电路设计中的关键技术之一在高频高速信号传输过程中，信号会受到各种因素的影响，如反射、折射、串扰、电磁干扰等，导致信号质量下降因此，在设计过程中需要对信号完整性进行分析，确保信号在传输过程中保持其原有特性2. 串扰抑制技术串扰是高速通信集成电路中常见的干扰现象，会对信号传输造成严重影响设计中需要采用合适的串扰抑制技术，如差分信号传输、屏蔽层设计等，以降低串扰对信号传输的影响3. 电源和地噪声处理在高频高速通信集成电路中，电源和地噪声会对信号质量产生严重影响设计中需要合理规划电源和地平面，采用去耦电容、滤波器等手段，降低电源和地噪声对信号的影响4. 集成电路布局与布线集成电路布局与布线是影响高速通信集成电路性能的重要因素合理布局和布线可以有效降低信号延迟、串扰和电磁干扰，提高信号传输质量设计中需要考虑信号的路径选择、层间叠层、走线规则等因素，确保布局布线的优化设计流程和工具高速通信集成电路的设计流程主要包括需求分析、电路设计、仿真验证、版图绘制和生产测试等阶段在这个过程中，设计师需要使用一系列专业工具，如电路设计软件、信号完整性分析工具、版图绘制工具等，以提高设计效率和性能发展趋势和挑战随着5G通信、物联网和大数据等技术的发展，高速通信集成电路将面临更高的性能要求和更复杂的设计挑战未来的发展趋势包括：1.更高的数据传输速率：为了满足日益增长的数据传输需求，高速通信集成电路需要具备更高的数据传输速率2.更小的尺寸和更低功耗：随着集成电路制造工艺的不断进步，设计师需要实现更小尺寸的集成电路，同时降低功耗，以满足便携式设备和物联网应用的需求3.新材料和新工艺的应用：为了提高高速通信集成电路的性能，设计师需要探索新材料和新工艺的应用，如硅光子学、氮化镓等4.集成度和系统级封装：随着集成度的提高，高速通信集成电路将向系统级封装方向发展，实现更多功能的集成和更高的性能高速通信集成电路设计是一项复杂且具有挑战性的工作，需要设计师具备扎实的理论基础、丰富的实践经验和不断创新的能力通过不断优化设计方法和流程，采用先进的技术和工具，我们可以克服设计中的挑战，实现更高速、更高效、更可靠的通信集成电路设计方法和流程在高速通信集成电路设计中，设计方法和流程的选择对最终性能具有重要影响以下是一些常用的设计方法和流程：1. 设计方法设计方法包括自上而下的设计和自下而上的设计自上而下的设计从系统的角度出发，将整个系统划分为多个模块，然后分别对各个模块进行设计和仿真自下而上的设计则是从集成电路的底层结构出发，逐步构建整个电路设计方法的选择取决于项目的需求和设计者的经验2. 设计流程设计流程主要包括以下几个阶段：•需求分析：分析项目需求，确定电路的性能指标和功能•电路设计：根据需求分析，设计电路的架构和模块•仿真验证：使用电路仿真软件，验证电路的功能和性能•版图绘制：根据电路设计，绘制集成电路的版图•生产测试：在生产过程中对集成电路进行测试，确保其性能符合要求设计工具和技术在高速通信集成电路设计中，设计师需要使用一系列专业工具和技术，以提高设计效率和性能以下是一些常用的设计工具和技术：1. 电路设计软件电路设计软件用于设计和绘制电路的架构和模块常用的电路设计软件包括Cadence、Synopsys和Mentor Graphics等2. 信号完整性分析工具信号完整性分析工具用于分析信号在传输过程中的质量，确保信号保持其原有特性常用的信号完整性分析工具包括Cadence的SigXplorer、Synopsys的Hierarchy Explorer和Mentor Graphics的Virtuoso等3. 版图绘制工具版图绘制工具用于根据电路设计绘制集成电路的版图常用的版图绘制工具包括Cadence的Capture、Synopsys的Design Compiler和Mentor Graphics的Calibre等4. 集成电路制造工艺集成电路制造工艺是影响高速通信集成电路性能的重要因素常用的集成电路制造工艺包括CMOS工艺、BiCMOS工艺和GaN工艺等5. 新材料和新工艺的应用为了提高高速通信集成电路的性能，设计师需要探索新材料和新工艺的应用例如，硅光子学技术利用硅材料实现光信号的传输和处理，氮化镓技术则用于实现高频高速的电力电子器件设计实例以下是一个高速通信集成电路的设计实例：1. 需求分析项目需求是实现一个数据传输速率为10Gbps的高速通信接口2. 电路设计根据需求分析，设计了一个基于CMOS工艺的高速通信接口电路主要模块包括串扰抑制器、信号放大器、电平转换器、时钟恢复电路和数据判决电路等3. 仿真验证使用电路仿真软件，对设计的高速通信接口电路进行了功能和性能仿真仿真结果表明，电路在10Gbps的数据传输速率下，能够实现稳定的数据传输和处理4. 版图绘制根据电路设计，使用版图绘制工具绘制了集成电路的版图在生产过程中对集成电路进行了测试，测试结果表明，电路的性能符合项目需求高速通信集成电路设计是一项复杂且具有挑战性的工作，需要设计师具备扎实的理论基础、丰富的实践经验和不断创新的能力通过不断优化设计方法和流程，采用先进的技术和工具，我们可以克服设计中的挑战，实现更高速、更高效、更可靠的通信集成电路设计实例（续）6. 生产与封装完成版图绘制后，高速通信集成电路将进入生产阶段在这一阶段，需将版图转换为掩模，然后通过光刻、蚀刻、离子注入等工艺将电路结构转移到硅片上完成生产后，还需对硅片进行切割、测试和封装高速通信集成电路的封装方式对其性能有重要影响常用的封装方式包括QFN、BGA和WLCSP等这些封装方式具有不同的电气性能、热性能和尺寸，设计师需要根据实际需求选择合适的封装方式7. 性能优化在高速通信集成电路的设计过程中，性能优化是一个持续的活动性能优化包括提高数据传输速率、降低功耗、减小尺寸和提高可靠性等为了实现这些目标，设计师需要采用各种技术，如频率分割、电平分割、差分信号传输和屏蔽层设计等在高速通信集成电路的生产过程中，测试与验证是确保电路性能的关键环节测试包括功能测试、性能测试和可靠性测试等验证则包括仿真验证和实际应用验证等通过这些测试和验证，可以确保电路的性能符合设计要求高速通信集成电路设计是一项复杂且具有挑战性的工作设计师需要掌握各种专业知识和技能，采用先进的设计方法和工具，才能克服设计中的各种挑战在设计过程中，从需求分析到电路设计、仿真验证、版图绘制、生产测试和性能优化等各个环节都需要精心操作，以确保电路的性能和可靠性随着互联网、物联网和大数据等技术的发展，对高速通信集成电路的需求将不断增长面对这一挑战，设计师需要不断提高自己的专业素养，不断探索新技术和新方法，以实现更高速、更高效、更可靠的通信集成电路。
Chapter_2-通信电子线路(第3版)-陈启兴-清华大学出版社
宽带高频小信号放大器
按频带宽度分类
窄带高频小信号放大器
晶体管高频小信号放大器 按器件分类 场效应管高频小信号放大器
集成电路高频小信号放大器
谐振高频小信号放大器
按负载性质分类
非谐振高频小信号放大器
2021/3/17
3
2.1 概述（续）
1. 电压增益和功率增益
•
•
Au
Uo
•
Ui
2. 通频带
•
•
图2图.22-变2 压变器压耦器合耦等合效连电接路电路图
2
R`L
U1 U2
RL
2021/3/17
2
R`L
N1 N2
RL
12
2.2.3 并联谐振回路的耦合连接与接入系数（续）
变压器耦合连接具有以下特点:
(1) 负载电阻RL与放大器之间实现了电隔离。当负载电阻RL 发生故障(如开路、短路)时，减小了引起放大器损坏的可能。
Ap
Po
•
Pi
通频带: 放大器的电压增益从最大值下降到其 0.707(即 2 / 2 )倍处所对应的频率范围，常用2Δf0.7表示。 3. 选择性、矩形系数和抑制比
选择性: 放大器对有用信号的放大和对无用信号的抑制的
能力。
2021/3/17
4
2.1 概述（续）
矩形系数: 表征放大器选择性好坏的一个参数，其越接
(2) 等效后的电阻R`L可能增大，也有可能减小，只要改变变压 器初级和次级线圈的匝数N1和N2，就能方便地实现阻抗匹配。
(3) 等效后的电路中的电感值只与变压器原边的电感有关， 而与副边的电感值无关。
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13
2.2.3 并联谐振回路的耦合连接与接入系数（续）
《集成电路设计》PPT课件
薄层电阻
1、合金薄膜电阻
采用一些合金材料沉积在二氧化 硅或其它介电材料表面，通过光 刻形成电阻条。常用的合金材料 有： 钽 Ta 镍铬Ni-Cr 氧化锌 ZnO 铬硅氧 CrSiO
2、多晶硅薄膜电阻
掺杂多晶硅薄膜也是一个很好的电阻 材料，广泛应用于硅基集成电路的制 造。
3、掺杂半导体电阻
不同掺杂浓度的半导体具有不同 的电阻率，利用掺杂半导体的电 阻特性，可以制造电路所需的电 阻器。
sio2
半导体
串联 C=
Ci Cs Ci +Cs
Tox
N+
P
sio2
金 属
PN金+sio属2
纵向结构
横向结构
MOS 电容电容量
ε ε Cox=
A 0 sio2
Tox
Tox: 薄氧化层厚度；A: 薄氧化层上 金属电极的面积。
一般在集成电路中Tox 不能做的太薄，所以要想提高电容量，只能增加面积。 N+层为 了减小串联电阻及防止表面出现耗尽层。
Csub s
（b）
（c）
§ 4.3 集成电路的互连技术和电感
互连线
单片芯片上器件之间互连：金属化工艺，金属铝 薄膜 电路芯片与外引线之间的连接(电路芯片与系统的 互联)：引线键合工艺
为保证模型的精确性和信号的完整性，需要对互连线的版图结构加以约 束和进行规整。
各种互连线设计应注意的问题
为减少信号或电源引起的损耗及减少芯片 面积，连线应尽量短。
第四章
集成电路设计
第四章
集成电路是由元、器件组成。元、器件分为两大类：
无源元件 电阻、电容、电感、互连线、传输线等
有源器件 各类晶体管
集成电路中的无源源件占的面积一般都比有源器件大。 所以设计时尽可能少用无源元件，尤其是电容、电感和大阻值的电阻。
光通信集成电路设计 pdf
光通信集成电路设计 pdf
1光通信集成电路设计
光通信集成电路设计（Integrated Circuit Design for Optical Communications，简称ICDOC）是光电技术最前沿的重点领域，是实现高速、高功率、低成本、无线传输的关键技术。
近几年，随着光网络
通信系统向高速、低功耗等高性能、低成本方向发展，ICDOC正受到越来越多的关注。
ICDOC的目的是要将光学和电子技术整合在一起，实现集成的光学电子系统，以满足实际应用需求。
其基本目标是使用可靠的、低成本
的方法来连接光信号与电子系统，以实现信号的双向传输，实现低能耗、高速、低成本的系统设计。
ICDOC涉及多个子领域，包括光子通信、收发技术、光学材料等。
其中，光学材料包括光电晶体及金属、纳米结构和光电元件，主要用
于收发系统馈入及信号处理等功能；收发技术研究光电晶体收发器件
的非线性光学特性；光子通信则包括市场广泛应用的单模、多模光纤，以及单模光纤中可用于信号收发的器件特性及性能测试等。
ICDOC是综合多学科的重要技术，既涉及光学、电子技术，又涉及材料科学，因此，要为其开发更加可靠、高效的应用需要团结多学科
技术力量。
未来，ICDOC将会面临更多更大的挑战，而要满足这些挑战，有效的跨学科协作、技术整合将是解决问题的关键。
通信集成电路设计
通信集成电路设计
通信集成电路设计是指将一组特定的电路集成在一个微型封装中，实现通信和信号处理功能。
由于传统的通信技术需要大量的数字电路来实现通信，而使用集成电路能够在有限的空间内产生更大的效果。
因此，越来越多的企业正在越来越多地利用通信集成电路设计来部署新的通信应用。
一般来说，通信集成电路设计包括四个核心组件：集成电路、软件、用户界面和外围设备。
集成电路是用于控制和发送信号的基本组件，它们是由半导体元器件组成的;软件用于实现通信的逻辑和网络功能；用户界面用于与用户进行交互；而外围设备是指集成电路与网络之间的桥梁，如天线、滤波电路和专用工具。
通信集成电路设计是一种技术性的任务，需要考虑多种因素，包括网络环境、硬件配置、单元特性和协议等。
在进行设计前，应全面了解当前通信系统的情况，以便从宏观层面把握其最佳性能。
同时，在实施集成电路设计时，也应严格控制模块的体积和功耗，使其不但综合性能优异，而且可靠性高。
总之，通信集成电路设计是一个充满挑战的领域，它需要考虑到不同类型的发射/接收技术、多种设计方案和用户界面设计，以便满足不同用户的需求，并实现更高性能的设计。
第2章 TTL电路
1、抗干扰能力差
当Vi上升到0.6V时，T2先于T5导通，
Vo跟随Vc2下降，斜率为
VO R2 Vi R3
当 Vi上升到1.3V时，T2，T5均导通，
Vo迅速下降。
解决办法：期望在T2射极至地加一个结压
降，使 Vi达1.3V时，T2，T5同时导通。
2、泄漏电阻R3分流，使T5和基极驱动电流 下降，导通时间延长，速度下降。 解决办法：期望R3为可变电阻，导通过程 呈高阻，截止过程呈低阻。
3、抗干扰能力：
a: 输出高电平电压 b: 输出低电平电压
VOH 3.5V
VOL 0.3V
VIL 1.3V
VIH 1.6V
c: 最大输入低电平（关门电压） d: 最小输入高电平（开门电压）
e: 高电平噪容
f: 低电平噪容
VNMH VOH VIH 1.9V
VNML VIL VOL 1V
原理分析与四管单元同。
电压传输特性与四管单元同。
A B
特点： 将D改为T4，且加上泄放回路，对速度有利。 改进方向： 见六管单元TTL“与非”门。
§2-3 六管单元TTL静态特性
如前所分析，四管单元、五管单 元TTL“与非”门在很大程度上改善 了简易TTL“与非”门的性能，但它 们存在共同的弱点，归纳如下：
两个问题的解决都归纳到泄漏电阻R3， 以一个有源网络替代R3，于是引出了六管 单元TTL“与非”门。
一、基本电路
T1、R1构成输入与级 T2、R2构成分相级 T3、T4。T5构成输出级 R4泄漏电阻 R5限流电阻 T6，Rb，Rc 有源泄放网络。
A B
由于T6接有串连电阻，在电路导通过程，T6比T5晚 导通。又T6无泄放回路，故在电路的截止过程，T6比T5 晚截止。 这样，在T5导通过程中，T6仍截止，IE2全部用于驱 动T5。在T5截止过程中，T6仍导通，为T5管提供一条低 阻泄放通道，故速度大为改善。
CMOS光纤通信集成电路设计
背景
仍在世界范围内的主干线中广泛采用，尤其是在 中国。而采用CMOS工艺实现的用于光纤通信系 统的集成电路，虽然已有报道，但仍有很多方面 需要改善和提高。
内容提要
❖ 背景 ❖ 研究现状和方向 ❖ 相关模块分析 ❖ 待解决问题
研究现状和方向
光纤通信系统的研究现状
近十几年世界范围内的光纤通信系统的研究 开发工作取得了极大的进步，10Gb/s的光纤通信 体统已处于开始应用阶段，40Gb/s光纤通信系统 中的某些模块已有相关报道。我国在这方面的研 究工作一直处于比较落后的状态，光纤通信设备 中使用的芯片主要依赖进口，如何开发出自主的 光通信系统，研制出具有较高性能的用于光通信 系统的集成电路芯片，是我国集成电路研究和设 计人员面临的一个迫切的任务和责任。
Power Control
接收端
Photodiode TIA Limiter
Decision Circuit D FF Q
AGC
Clock
。。N
Recovery
图2 完整的光纤通信系统的框图
Output Data
背景
光纤通信系统研究的目的和意义
一方面，一根光纤的潜在信道容量高达几百 太比特(terbits即1012)每秒(Tb/s)，即1014b/s的数量 级，然而，目前构成集成电路主体元件的各类晶 体管的截止频率为几十到几百吉赫兹(GHz)。因此 已经构成了所谓的“电子瓶颈”。当工艺工程师 通过改进工艺和开发新工艺，研制更高速晶体管 来向上冲顶着一瓶颈时，电路设计工程师(研究人 员)的任务就是应用已经开发出来的晶体管设计出 尽可能高速，或称之为超高速的集成电路。因此， 光纤通信用集成电路的设计不仅具有迫切性，更 具有挑战性。
基于CMOS工艺的光纤通信 系统中接收端芯片的设计
《集成电路设计》课件
通过随机抽样和概率统计的方法，模 拟系统或产品的失效过程，评估其可 靠性。
可靠性分析流程
确定分析目标
明确可靠性分析的目 的和要求，确定分析 的对象和范围。
进行需求分析
分析系统或产品的使 用环境和条件，确定 影响可靠性的因素和 条件。
进行失效分析
分析系统或产品中可 能出现的失效模式和 原因，确定失效对系 统性能和功能的影响 。
DRC/LVS验证
DRC/LVS验证概述
DRC/LVS验证是物理验证中的两个重要步骤，用于检查设计的物 理实现是否符合设计规则和电路图的要求。
DRC验证
DRC验证是对设计的物理实现进行规则检查的过程，以确保设计的 几何尺寸、线条宽度、间距等参数符合设计规则的要求。
LVS验证
LVS验证是检查设计的物理实现与电路图一致性的过程，以确保设 计的逻辑功能在物理实现中得到正确实现。
版图设计流程
确定设计规格
明确设计目标、性能指标和制造工艺要求 。
导出掩模版
将最终的版图导出为掩模版，用于集成电 路制造。
电路设计和模拟
进行电路设计和仿真，以验证电路功能和 性能。
物理验证和修改
进行DRC、LVS等物理验证，根据结果进 行版图修改和完善。
版图绘制
将电路设计转换为版图，使用专业软件进 行绘制。
集成电路设计工具
电路仿真工具
用于电路设计和仿真的软件， 如Cadence、Synopsys等。
版图编辑工具
用于绘制版图的软件，如Laker 、Virtuoso等。
物理验证工具
用于验证版图设计的正确性和 可靠性的软件，如DRC、LVS等 。
可靠性分析工具
用于进行可靠性分析和测试的 软件，如EERecalculator、 Calibre等。
32第2章01_101集成电路中的BJT
半导体器件物理(1)第2章BJT直流放大特性“双极（Bipolar）”晶体管指两种极性载流子（电子和空穴）都参与电流输运的晶体管。
1948年美国Bell实验室科学界发明的晶体管是一种“点接触”晶体管。
1950年出现了采用两个具有面接触特点的pn结组成的晶体管，称为双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor，缩写为BJT）。
目前得到广泛应用的是双极结型晶体管，即BJT。
由于点接触晶体管工作非常不稳定，早已退出历史舞台，因此目前“双极晶体管”就是指“双极结型晶体管”，英文名称缩写仍然采用BJT。
半导体器件物理(I)1. 双极晶体管的基本结构2-1 BJT 直流放大原理定性分析一、平面工艺IC 中的BJT 结构特点半导体器件物理(I)第2章BJT直流放大特性(1) NPN 和PNP晶体管及其代表符号晶体管三个区域分别称为发射区、基区和集电区。
晶体管三个引出端分别称为发射极、基极和集电极。
BJT 由两个背靠背的pn 结构成。
1. 双极晶体管的基本结构2-1 BJT 直流放大原理定性分析一、平面工艺IC 中的BJT 结构特点半导体器件物理(I)说明：发射区和发射极的英文名称均为Emitter 。
基区和基极的英文名称均为Base 。
集电区和集电极的英文名称均为Collector 。
(1) NPN 和PNP晶体管及其代表符号第2章BJT直流放大特性1. 双极晶体管的基本结构2-1 BJT 直流放大原理定性分析一、平面工艺IC 中的BJT 结构特点半导体器件物理(I)(2) 双极晶体管的结构特点适用的BJT 结构需满足两个条件基区宽度远小于基区少子扩散长度x B <<L B。
N E >>N B >>N C 。
对npn 晶体管，可标识为+++n p n第2章BJT直流放大特性第2章双极晶体管直流放大特性2-1 BJT直流放大原理定性分析一、平面工艺IC中的BJT结构特点1. 双极晶体管的基本结构(3) IC中的BJT影响双极晶体管特性的主要因素是基区中少数载流子的输运。
拉扎维模拟CMOS集成电路设计第二章作业答案详解完整版中文
gmnC O XW LV D SnC O XW L(1 V x)
② 当1V<<1.2V时管工作在线性区
I X 1 2 n C O X W L [ 2 0 . 2 ( V X 1 ) ( V X 1 ) 2 ] 1 2 n C O X W L ( 1 . 4 V X ) ( V X 1 )
gmnC O XW LV D SnC O XW L(V x 1 )
③ 当≥1.2V时管工作在饱和区
IX
+
IX 1 2n C O X W L ( V G S V T H )2 1 2n C O X W L (0 .2 )2
1.9V M1
+
VX -
g mn C O XW L(V G S V T H )0 .2n C O XW L
ID1 2nC oxL W eff (V G SV TH)2(1n3) ID 1 2 .8 1 0 3(V G S 0 .7 )2
08.8541012F/msio2 3.9
Cox
0 sio2 tox
3.837103F/m2
a) 管： 假设阈值电压 -0.8V,不考虑亚阈值导电
b) 当| | <0.8V 时，管工作在截止区，则0
V D SV D D V X3 V X
VSB VX
M1 Ix
V+X -
V T H V T H 0 2 F V S B 2 F
IX1 2n C o xW LV G S V T H 21 V D S
I X 1 2 n C o x W L 3 V X 0 . 7 0 . 4 5 0 . 9 V X 0 . 9 2 1 3 V X
• 2.3 导出用和表示的的表达式。画出以L为参数的的曲 线。注意λ∝L
《通信电路》PPT课件
可估算出工作频率上的电流放大系数。
晶体管的高频参数
（3）最高振荡频率 fmax ：
晶体管的功率增益 GP 1 时的工作频率称为最高振荡
频率 fmax 。
1
fmax 2
gm 4rb'bCb C 'e b'c
fmax 最高， fT 次之， f 最低。
晶体管的高频参数
（4） 截止频率 f ，f 和 fT 的关系：
b'
小而
fT 高的晶体管。
值h ，应选用Cb'c
（2）. 增大 RL' ，可以增大中频源电压增益 A0 ，但由于D因子
增大，h 将减小，因而 RL' 的选择应兼顾 A0 和 h 的要求。
（3）. 管子选完后，为提高 h 值，信号源内阻 Rs 应尽可能
小，即放大器的输入信号尽量接近恒压源。
直流工作点选定后，晶体管的作用就可以用它的高频等效电路来表示。因 而这些直流偏置元件和直流电源VCC都可以撇开。
对高频小信号放大电路的要求
1、工作频率高。目前广泛使用的GSM数字移动 通信系统的手机中，为900MHz和1800MHz （ 1900MHz ）
2、 负载是谐振回路和声表面波滤波器等。 3、增益够大，多级级联时工作稳定性好 4、通频带够宽。因此，引出增益带宽乘积GBP
作为衡量宽带放大器的质量指标 5、输出信号幅度保持稳定。用自动增益控制
（AGC）电路 6、低噪声
2.3宽频带放大器
共发射极的混合 等效电路
基极体电阻 rbb' 。在共基电路，会引起高频负反馈。 集电结势垒电容 Cb'c ，约为几PF。 rb'c 可以忽略。
发射结扩散电容
集成电路技术在通信领域中的应用
集成电路技术在通信领域中的应用第一章：引言集成电路技术是现代电子技术的核心之一，它已经成为通信领域中最重要的技术之一。
随着通信技术的不断发展，集成电路技术在通信领域中也得到了广泛应用。
本文将深入探讨集成电路技术在通信领域中的应用。
第二章：通信领域中的集成电路技术集成电路技术在通信领域中的应用涉及到很多方面，包括射频集成电路技术、数字信号处理器技术和传感器网络技术等等。
射频集成电路技术是应用集成电路技术开发射频电路的一种方法，它可以大大减小通信电子设备的体积，并且提高设备的性能稳定性和可靠性。
射频集成电路技术还可以提高设备的频率和带宽，使得它们更适合于高速数据传输。
数字信号处理器技术主要用于对数字信号进行处理。
在通信系统中，这种技术可以用于数字化信号的编码、解码、压缩和解压缩等方面。
数字信号处理器技术对于提高通信质量和稳定性有很大的作用，因此在现代通信系统中应用广泛。
传感器网络技术是一种基于传感器技术和通信技术的集成电路技术。
通过使用集成电路技术，可以将大量的传感器组成一个网络，实现数据的收集和传输。
这种技术可以大大提高通信网络的效率和稳定性，使得通信设备更加智能化和可控制。
第三章：集成电路技术在通信领域中的应用1.射频集成电路技术在通信领域中的应用射频集成电路技术在通信领域中的应用非常广泛。
例如，在现代通信系统中，射频集成电路技术可以用于实现无线通信、移动通信和卫星通信等。
此外，射频集成电路技术还可以用于电子标签、智能卡和其他无线通信设备中。
2.数字信号处理器技术在通信领域中的应用数字信号处理器技术在通信领域中的应用也非常广泛。
例如，在数字电话中，数字信号处理器技术可以用于语音编解码、安全保密和语音信号处理等。
此外，数字信号处理器技术还可以用于数字电视、流媒体和语音邮件等领域。
3.传感器网络技术在通信领域中的应用传感器网络技术在通信领域中的应用也非常广泛。
例如，在环境监测中，传感器网络技术可以用于监测空气质量、土壤湿度和水质等。
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1.8)(Vin
Vout ) (Vin
Vout )2 ]R1
第十九页，共38页。
2.9 对于图2.46的每个电路，画出IX和VX关于时间的函数曲线
图。C1的初始电压等于3V。
Ix
Vx
(a) λ=γ=0 , VTH=0.7V，Vb>VTH 当Vb-0.7 ≤ VX≤3V时，M1工作在饱和区
Vb
` C1
M1
Ix
1 2
nCOX
W L
(Vb
0.7)2
dQ Ixdt CdVX
dV Vx (t )
3V
X
t
0 I xdt
VX
(t)
3
1 2
nCOX
W L
(Vb
0.7)2
t
当VX< Vb-0.7时，M1工作在线性区，则
Ix
1 2
nCOX
W L
[2(Vb
0.7) VX
VX2 ]
第二十页，共38页。
当VX< Vb-0.7时，M1工作在线性区，则
1 2
nCox
WLVSBV=0GS
-
VVSB>0 TH
+
VBS
-
2
VDS
-
当VGS>VDS+VTH时，MOS工作在三极管区（线性区）
ID
nCox
W L
VGS
VTH
VDS
1 2
VD2S
VTH
VGS
VTH0 VTH1
VGS
VDS+VTH1 VDS+VTH0
VDS3+VTH VDS2+VTH VDS1+VTH