【正文】 (2)其次，要使這些電阻保持同一個(gè)方向 (3)采用根部件的最好方法是找出一個(gè)中伺值，例如用 1KQ的電阻作為值將電阻串聯(lián)和并聯(lián)起來(lái)。所以選擇根部器件時(shí)我們不一定 要選擇幾 個(gè)電阻的最大公約數(shù)，因?yàn)檫@樣有可能造成接觸電阻過(guò)大，因此一定要選擇中間值作為根器件。 18 擬器件法 (Dummy Devices) 下面介紹一種基于工藝的考慮而實(shí)現(xiàn)匹配的另一種需要考慮的方法：虛擬器件法。 另外一種情況就是當(dāng)你需要這些器件高度匹配的時(shí)候，也可以在四周都布滿虛擬器件，防止 在四邊的過(guò)度腐蝕，以保證每個(gè)器件的周?chē)h(huán)境都一致。熱梯度是由芯片上面的一個(gè)發(fā)熱點(diǎn)產(chǎn)生的，它會(huì)引起其周?chē)钠骷碾姎馓匦园l(fā)生變化。這種方法是將需要匹配的兩個(gè)器件一分為二，交叉放置，尤其適用于兩個(gè) MOS器件。無(wú)論是信號(hào)線的長(zhǎng)度寬度還是產(chǎn)生的寄生參數(shù) 都是我們必須認(rèn)真考量的。 盡量采用較大尺寸的器件 大多數(shù)情況下我們都會(huì)采用溝道長(zhǎng)度較大的模擬器件，但與此同時(shí)也會(huì)帶來(lái)另外一個(gè)問(wèn)題，那就是寄生參數(shù)也會(huì)隨之變大，通常我們會(huì)盡可能多打一些孔以減少電阻，還有一種方法就是將 W／ L較大的 器件拆分成幾個(gè)器件，再加入兩個(gè) DUMMy POLY,保證器件在光刻時(shí)的程度一致 。 167。 幾乎所有的電流都出現(xiàn)在接觸孔面向電阻本體的內(nèi)邊沿。 22 圖 1 圖 2 電容是用于耦合交流信號(hào)、構(gòu)造時(shí)基和相移網(wǎng)絡(luò)的一類(lèi)無(wú)源元件。對(duì)于數(shù)字信號(hào)領(lǐng)域而言，這其中的許多考慮都是非常陌生的，因此，可以看到，許多人正著眼于 模擬技術(shù)，以求找到處理高頻電路的工具。在集成電路中，即使導(dǎo)線很細(xì)，在這些導(dǎo)線之間，也會(huì)發(fā)生這種感應(yīng)的電路轉(zhuǎn)換。將導(dǎo)線繞成螺旋形也可帶來(lái)另一種好處，這就是在螺旋線中， 每一圈形成的磁場(chǎng)會(huì)與其他圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，使總的電感比相同長(zhǎng)度直導(dǎo)線產(chǎn)生的電感量大。但不久這些工藝便被制造增強(qiáng)型和耗盡型 NMOS晶體管的工藝所取代。 在此次設(shè)計(jì)中，為了達(dá)到要求并減少誤差，我用了 MOS 管的變體結(jié)構(gòu)，分別如圖 6和圖 7，其中圖 6 所示的是多指晶體管的版圖，圖 7 所示的是漏極延伸晶體管的版圖。課題很熟悉，但是開(kāi)發(fā)環(huán)境比較陌生，當(dāng)時(shí)就四處奔走，到圖書(shū)館借書(shū)還有網(wǎng)上查閱資料。 雖然在答辯時(shí)不是很成功，但是在這次設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多知識(shí)，這是我這次設(shè)計(jì)的最值得的收獲。同時(shí)也感謝食堂為我們提供飯菜。 2021 。在這里我要對(duì)劉老師說(shuō)聲謝謝！ 最后感謝百忙之中抽出時(shí)間參加論文評(píng)閱和評(píng)議的各位專(zhuān)家老師，感謝你們?yōu)閷忛啽疚乃冻龅男?勤勞動(dòng)和提出的寶貴意見(jiàn)！ 30 參考文獻(xiàn) [1] 廖友春 ， 《 CMOS 寬帶低噪聲放大器的研究與設(shè)計(jì)》，復(fù)旦大學(xué)碩士學(xué)位論文， [J] 2021 [2] 張杰，《低功耗 RF CMOS 低噪聲放大器的設(shè)計(jì)》，安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文， [J] 2021 [3] 胡柳林，《 CMOS 低噪聲放大器設(shè)計(jì)與仿真》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)士論文， [J] 2021 [4] [], 《 The Design OF CMOS RadioFrequency Integrated Circuits(Second Edition)》，電子工業(yè)出版社， [M] 2021 [5] [], 《 RF/Microwave Circuit Design for Wireless Applications》，電子工業(yè)出版社， [M] 2021 [6] []Phillip amp。當(dāng)我再設(shè)計(jì)版圖時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題時(shí)是老師和同學(xué)幫我一起解決。在老師的幫助下我成功地完成 了整個(gè)電路仿真和版圖設(shè)計(jì)，雖然困難重重但是在老師和同學(xué)的幫助下我戰(zhàn)勝了這些困難。 圖 8 27 圖 9 最后將各模塊合并，并加上外圍的元器件記得到了總的電路的版圖，如 圖 10所示 圖 10 28 總結(jié) 光陰似箭，時(shí)光如梭。盡管最初 CMOS 工藝是為了數(shù)字電路設(shè)計(jì)而發(fā)明的，但它也能設(shè)計(jì)許多模擬電路。 將本電路圖中的電感畫(huà)出的版圖如圖 5 所示。但是為了要得到所需要的電感量，導(dǎo)線可能會(huì)相當(dāng)長(zhǎng)，因此可以通過(guò)制作螺旋電感的方 法來(lái)節(jié)省空間。同樣，如果在導(dǎo)線附近存在磁場(chǎng)，就會(huì)在導(dǎo)線內(nèi)感應(yīng)出電流。集成電路的微小尺寸排除了制造數(shù)百 pF 以上的電容，如此小的容量仍然滿足某些關(guān)鍵的應(yīng)用，特別是在補(bǔ)償反饋回路中。同樣，長(zhǎng)條的寬度 稱為電阻版圖上的寬度 W。其具體對(duì)應(yīng)如下表格： 層次名稱 說(shuō)明 Nwell N 阱 Active 有源區(qū) Pselect P 型注入掩膜 Nselect N 型注入掩膜 Contact 引線孔，連接金屬與多晶硅 /有源區(qū) Metal1 第一層金屬，用于水平布線，如電源和地 Via 通孔，連接 metal1 和 metal2 Metal2 第二層金屬，用于垂直布線，如信號(hào)源的 I/O 口 Text 標(biāo)簽 Poly 多晶硅，做 mos 的柵 圖 1 所示的是一個(gè)最簡(jiǎn)單的電阻的版圖，包括一個(gè)長(zhǎng)條狀的阻性材料和兩端的接觸孔。 下面是對(duì)匹配的要求所做的一個(gè)總結(jié)： ●盡量將匹配的器件靠近放置 ●保持器件的方向一致 ●選擇一個(gè)中間值作為根部件 ●共心法 ●交叉法 ●采用虛擬器件法 ●對(duì)于兩個(gè)器件的匹配采用四方交叉法 ●布線產(chǎn)生的寄生參數(shù)也一致 ●使器件寬度一致 167。我們經(jīng)常在設(shè)計(jì)版圖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其中的一條需要與另外一條匹配的信號(hào)線被其它的器件或連線擋住了，從而造成兩條線路的長(zhǎng)度不同，因此破壞了匹配的要求。 圖 10兩個(gè)差分器件需要高度匹配 匹配信號(hào)路徑 差分邏輯是模擬電路中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，是一種需要高度匹配的邏輯電路。共心技術(shù)使熱的梯度影響在器件之間的分布比較均衡。 共心法 (Common Centroid) 把器件圍繞一個(gè)公共的中心點(diǎn)放置稱為共心布置，如圖 圖 9所示。 為了使上述電阻在加工上面也保持一致，最簡(jiǎn)單的辦法就是在兩邊分別放置一個(gè)“虛擬電阻” (“ dummy resister” )，而實(shí)際上它們?cè)陔娐愤B線上沒(méi)有與其它任何器件連接，它們只是提供了一些所謂的“靠墊”，以避免在兩端過(guò)度刻蝕。 17 圖 2 中間值 1K? 電阻作根電阻 交叉法 (Interdigitating Devices) 采用指狀交叉法是一項(xiàng)非常好的技術(shù)，不僅適用于電阻，也同樣適用于其他任何器件，只要是兩個(gè)或者兩個(gè)以上就可以交叉排列，布線用上下行走的蛇形線，如下圖所示： 圖 3 將這些電阻匹配 圖 4 兩組電阻指 狀交叉排列 圖 4的排列順序同樣也遵循了其中兩個(gè)基本原則：所有器件靠近放置，保持同一個(gè)方向，下面我們需要考慮的就是如何布線的問(wèn)題了。 利用根部件時(shí)，如果所有的電阻尺寸一樣，形狀一樣，方向一致而且相互靠近，那么就可以得到一個(gè)很好的匹配。遵守這 3條基本原則，就可以很好的 實(shí)現(xiàn)匹配了?，F(xiàn)在雖然制造工藝越來(lái)越精確，但是匹配問(wèn)題的研究從來(lái)就沒(méi)有停止過(guò)，相反地，匹配問(wèn)題顯得日益突出和重要。實(shí)現(xiàn)匹配過(guò)程中，版圖設(shè)計(jì)是一個(gè)非 16 常重要的環(huán)節(jié)。 版圖設(shè)計(jì)中的匹配 生活中我們經(jīng)常會(huì)遇到這樣的事情：收聽(tīng) CD播放器的時(shí)候，左右耳脈里發(fā)出的聲音經(jīng)常不一樣，甚至當(dāng)有人打開(kāi)窗戶的瞬間或者打開(kāi)室內(nèi)空調(diào)的過(guò)程中，隨著溫度的變化， CD發(fā)出的聲音也會(huì)隨之發(fā)生變化，因此我們就不厭其煩地調(diào)來(lái)調(diào)去。本文前面提到將 M M M5三個(gè)管做成 16管插指結(jié)構(gòu)，這樣帶來(lái)的問(wèn)題就是每個(gè)管子橫向過(guò)長(zhǎng)，橫向梯度過(guò)大帶來(lái)輸入失調(diào)電壓較大。兩個(gè)管子在放置時(shí)可以有如圖 (a)、(b)、 (C)的幾種方式。 布線對(duì)稱性 由于采用插指對(duì)稱結(jié)構(gòu)以及質(zhì)心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，大大提高了布線的復(fù)雜度，對(duì)布線的對(duì)稱性提出較高要求。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是將每個(gè)器件均拆分成 2個(gè)以上的若干器件，然后以交叉方式排列。 我們采用以下對(duì)稱方式： 保持器件方向一致 當(dāng)器件擺放方向不一致時(shí)，會(huì)導(dǎo)致刻蝕誤差，嚴(yán)重影響其匹配性。 對(duì)稱性要考慮器件以及其周?chē)沫h(huán)境。我們采用給電路中的每個(gè) M1 和 M2 管都加上保護(hù)環(huán)，并且注意有源器件和無(wú)源器件的分離。 此外，由于不同放大器的輸入級(jí)采用不同的結(jié)構(gòu)，因此晶體管結(jié)構(gòu)上的差異令不同放大器的噪聲量也大不相同。 射擊噪聲 (肖特基 )：肖特基噪聲由半導(dǎo)體內(nèi)具有粒子特性的電流載流子所產(chǎn)生，其電流的均方根值正方與芯片的平均偏壓電流及帶寬有直接的關(guān)系。對(duì)于電阻及晶體管 (例如雙極及場(chǎng)效應(yīng)晶體管 )來(lái)說(shuō)，由于其電阻值并非為零，因此這類(lèi)噪聲影響不能忽視。太窄的線寬將導(dǎo)致導(dǎo)線寄生電阻過(guò)大引起壓降影響功能，甚至 因?yàn)闊o(wú)法承載支路電流而使走線被燒斷；而太寬的線寬將增加 寄生，浪費(fèi)面積。對(duì)于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的電路，器件布局可以基本與電路圖布局一致。工藝參數(shù)包含： 13 氧化層厚度、襯底電阻率、金屬 層數(shù)、金屬厚度和金屬材料；版圖設(shè)計(jì)參數(shù)包含：螺旋電感圈數(shù)、線寬、線間距、電感的內(nèi)徑以及電