【正文】 感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多你問素材，還在論文的撰寫和排版燈過程中提供熱情的幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最中心的感謝！感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過程中，花費(fèi)了老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。參考文獻(xiàn)[1]Christopher Saint/Judy ——實(shí)用指南[M].李偉華，孫偉峰，：清華大學(xué)出版社，[2] Christopher Saint/Judy ——基礎(chǔ)版圖設(shè)計(jì)[M].周潤(rùn)德，金申美，：清華大學(xué)出版社，[3]Alan （第二版）[M].張為等，：電子工業(yè)出版社，[4][M]. [5][M].北京:[6]、布局與仿真[M].北京：[7]廖欲評(píng)，[M].北京：[8].[M]致謝詞歷時(shí)將近三個(gè)月的時(shí)間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。運(yùn)算放大器的版圖設(shè)計(jì)，是模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)的典型，利用Spectre對(duì)設(shè)計(jì)初稿加以模擬，然后對(duì)不符合設(shè)計(jì)目標(biāo)的參數(shù)加以修改，重復(fù)這一過程，最終得到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。使我們的版圖設(shè)計(jì)更加出色。此外，應(yīng)當(dāng)把電路圖的數(shù)據(jù)庫看作是芯片設(shè)計(jì)文件的主要來源。了解電路應(yīng)當(dāng)怎樣才能達(dá)到電氣要求，將使我們能正確的選擇采用什么樣的尺寸和版圖技術(shù)。偏置電路用于設(shè)置集成運(yùn)放各放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，集成運(yùn)放多采用電流源電路為各級(jí)提供合適的靜態(tài)工作電流，從而確定了合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。輸出級(jí)應(yīng)具有電壓線性范圍寬，輸出電阻小（即帶負(fù)載能力強(qiáng)），非線性失真小等特點(diǎn)。一般要求其輸入電阻高，差模放大倍數(shù)大，抑制共模信號(hào)的能力強(qiáng)，靜態(tài)電流小。集成運(yùn)放電路由四部分組成，包括輸入級(jí)，輸出級(jí)，中間級(jí)和偏置電路。集成放大電路最初多用于各種模擬信號(hào)的運(yùn)算，故被稱為集成運(yùn)算放大電路，簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放。通過這一章的學(xué)習(xí)，我們應(yīng)該能夠使用Cadence繪制簡(jiǎn)單的電路版圖。 差動(dòng)放大器版圖 CMOS運(yùn)放總版圖 CMOS運(yùn)放總版圖 小結(jié) 本節(jié)主要介紹了Cadence的使用方法，使大家對(duì)Cadence有一個(gè)初步的了解。這一技術(shù)之所以稱為四方交叉是因?yàn)樗伤膫€(gè)部分，并且相互交叉放置。每條對(duì)角線方向上的兩個(gè)半并聯(lián)了起來，所以這兩半合在一起就像一個(gè)器件那樣工作。四方交叉非常適合用于兩個(gè)管子需要高度對(duì)稱的情況。而此差動(dòng)管又是由兩個(gè)管子構(gòu)成的。 CMOS運(yùn)放版圖 差動(dòng)放大器版圖這里我們主要介紹差動(dòng)放大器的版圖。P+掩膜用于創(chuàng)建P+注入?yún)^(qū)，它可以通過使用P型注入而使某一擴(kuò)散區(qū)成為P型區(qū)。（4） 注入層：這些層并不明確的規(guī)定一個(gè)新的分層或者接觸，而是去定值或改變已經(jīng)存在的導(dǎo)體的性質(zhì)。（3） 接觸和通孔：這些層用于確定絕緣層上的切口。（2） 隔離層：這些層是用于隔離的層，它在垂直方向和水平方向上將各個(gè)導(dǎo)電層互相隔離開來。大多數(shù)的電路版圖有四種基本分層類型：（1） 導(dǎo)體：這些層是導(dǎo)電層，因?yàn)樗麄兡軌騻魉托盘?hào)電壓。按e打開Display Options修改X Snap spacing和Y Snap spacing 。在Library path file中，是系統(tǒng)自建的library path file文件的路徑及名稱。② 建立單元文件，在Library Name中選擇存放新文件的庫，在Cell Name中輸入名稱，然后在Tool選項(xiàng)中選擇Composer—schematic。如果只建立進(jìn)行SPICE模擬的線路圖，Technology部分選擇Don’t need a techfile選項(xiàng)。① 建立庫（library）：窗口分Library和Technology File兩部分。New菜單項(xiàng)的子菜單下有Library、Cellview兩項(xiàng)。Library（庫）的地位相當(dāng)于文件夾，它用來存放一整個(gè)設(shè)計(jì)的所有數(shù)據(jù)，像一些單元以及子單元中的多種視圖。icfb調(diào)出Cadence軟件。↙（回車鍵），其中amp。并根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)CMOS運(yùn)放做了簡(jiǎn)單修改以使其達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。并通過Spectre對(duì)CMOS兩級(jí)運(yùn)算放大器進(jìn)行了仿真?？梢钥闯觯琍SRR在高頻處開始退化，這也是兩級(jí)無緩沖運(yùn)算放大器的缺點(diǎn)。 測(cè)量CMRR的原理圖 放大器的CMRR的頻率響應(yīng)曲線。繪制電路圖時(shí)，無法體現(xiàn)由于制造產(chǎn)生的不對(duì)稱性，因此采用保留余量的方法。經(jīng)計(jì)算得，上升沿的轉(zhuǎn)換速率SR+。因?yàn)閱挝辉鲆娼Y(jié)構(gòu)的反饋?zhàn)畲螅瑥亩鴮?dǎo)致最大的環(huán)路增益，所以能用做最壞情況測(cè)量，因此采用這種結(jié)構(gòu)來測(cè)量轉(zhuǎn)換速率和建立時(shí)間。建立時(shí)間是運(yùn)算放大器受到小信號(hào)激勵(lì)時(shí)輸出達(dá)到穩(wěn)定值（在預(yù)定的榮差范圍內(nèi)）所需的時(shí)間，較長(zhǎng)的建立時(shí)間意味著模擬信號(hào)處理速率將降低。 測(cè)量電源抑制比的原理圖（a） 正PSRR的測(cè)試結(jié)果（b）負(fù)PSRR的測(cè)試結(jié)果我們可以計(jì)算出低頻下正電源抑制比（PSRR+），負(fù)電源抑制比為（PSRR）。需要注意的是，電路仿真是，認(rèn)為MOS管都是完全一致的。 電源電壓抑制比測(cè)試因?yàn)樵趯?shí)際使用中的電源也含有紋波，在運(yùn)算放大器的輸出中引入很大的噪聲，為了有效抑制電源噪聲對(duì)輸出信號(hào)的影響，需要了解電源上的噪聲是如何體現(xiàn)在運(yùn)算放大器的輸出端的。 運(yùn)放的交流小信號(hào)分析從圖中看出，相位裕度63176。 測(cè)量輸出電壓范圍的原理圖 測(cè)量增益與相位裕度相位裕度是電路設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，用于衡量負(fù)反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并能用來預(yù)測(cè)閉環(huán)系統(tǒng)階躍相應(yīng)的過沖，定義為：運(yùn)放增益的相位在增益交點(diǎn)頻率時(shí)（增益幅值等1的頻率點(diǎn)位增益交點(diǎn)），與180176。（利用MOS管的GD極性相反來判斷放大器的同相端與反相端） 測(cè)量共模輸入范圍的原理圖 運(yùn)放的輸入共模電壓范圍 測(cè)量輸出電壓范圍在單位增益結(jié)構(gòu)中，傳輸曲線的線性受到ICMR限制。如：我們?cè)诜抡孢\(yùn)放的頻率特性時(shí)，所設(shè)計(jì)的仿真電路是建立在輸入源的輸出電阻為零（或很小）的基礎(chǔ)之上，此時(shí)仿真出的運(yùn)放穩(wěn)定性很好，但如果實(shí)際電路前級(jí)的輸出電阻不為零（此時(shí)應(yīng)考慮運(yùn)放輸入級(jí)的寄生電容），這時(shí)，在做實(shí)際電路的瞬態(tài)仿真時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)輸出有較大的過沖，瞬態(tài)仿真必不可少！而且，每一個(gè)AC、DC分析結(jié)果都可以用瞬態(tài)仿真加以驗(yàn)證。在仿真時(shí)，要對(duì)不同的指標(biāo)分別建立仿真電路，這樣有利于電路的檢查；DC、AC分析是獲得電路某一性能指標(biāo)信息的一種手段，它需要一些相關(guān)的條件來支持，當(dāng)我們忽略了某一條件或根本沒有弄清還有哪些條件時(shí)，DC、AC分析的結(jié)果就可能與實(shí)際情況不一致，導(dǎo)致錯(cuò)誤的發(fā)生。還簡(jiǎn)單介紹了兩級(jí)CMOS運(yùn)放的優(yōu)點(diǎn)。M3和M4為第一級(jí)負(fù)載，將差模電流恢復(fù)為差模電壓，M6為第二級(jí)跨導(dǎo)級(jí)，將差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流，而M7再將此電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓輸出。此外從電流與電壓轉(zhuǎn)換角度對(duì)電路進(jìn)行分析也許更便于理解。M6為共源放大器，M7為其提供恒定偏置電流同時(shí)作為第二級(jí)輸出負(fù)載。M7就是一個(gè)簡(jiǎn)單的輸入管，M8嚴(yán)格來說他更多是承擔(dān)一個(gè)穩(wěn)定基極電流，是M5的偏置電流更穩(wěn)定。在模擬IC中，恒流源是使用得最多的一種單元格，使用恒流源不但符合在IC中多用有源器件的原則，而且恒流源作偏置電路還具有工作點(diǎn)對(duì)溫度和電源電壓變化不敏感的優(yōu)點(diǎn)。 差分對(duì)M1，M2就是一個(gè)差分對(duì)。 電流鏡有源負(fù)載M3，M4充當(dāng)2個(gè)負(fù)載，只是他是有源負(fù)載，為什么要用有源負(fù)載，我們知道在集成電路中，不能使用過大的電阻，而且|Av|≈gmRc也就是說Rc增大，直流功耗也增大，對(duì)電源電壓的要求也會(huì)提高。本次在畫版圖時(shí)，把整個(gè)電路分成5個(gè)部分，其中差動(dòng)放大器這部分又分成兩個(gè)小不封， 差動(dòng)放大器這是一個(gè)差動(dòng)放大器，其作用是差分輸入、電位移動(dòng)、雙端到單端轉(zhuǎn)換及提供增益。如本文討論的兩級(jí)運(yùn)放，大的增益靠第一級(jí)與第二級(jí)相級(jí)聯(lián)而組成，而大的輸出電壓范圍靠第二級(jí)這個(gè)共源放大器來獲得。這樣在共源共柵結(jié)構(gòu)的增益與輸出電壓范圍相矛盾。要想得到大的增益我們可以采用共源共柵結(jié)構(gòu)來極大地提高輸出阻抗的值，但是共源共柵結(jié)構(gòu)中堆疊的MOS管不可避免地減少了輸出電壓的范圍。：?jiǎn)渭?jí)運(yùn)算放大器輸出對(duì)管產(chǎn)生的小信號(hào)電流直接流過輸出阻抗，因此單級(jí)電路增益被抑制在輸出對(duì)管的跨導(dǎo)與輸出阻抗的乘積。在大多數(shù)采用無緩沖CMOS運(yùn)放的實(shí)例中，開環(huán)增益達(dá)5000197。要用補(bǔ)償來穩(wěn)定閉環(huán)特性 運(yùn)算放大器框圖理論上說，運(yùn)放的差模電壓增益為無限大，輸入阻抗也是無限大，輸出阻抗為零。當(dāng)差分輸入級(jí)沒有完成差分單端變換時(shí)，就由第二級(jí)反相器來完成。通常，整個(gè)電路的增益，一大