DC-DC变换器中的比较器和振荡器的设计

罗新卫: DC-DC变换器中的比较器和振荡器的设计

重庆大学本科专业综合课程设计论文

题目：

学 生： 罗新卫 指导教师： 余华 院 系： 光电工程学院 专业班级： 电子科学与技术1班

重 庆 大 学 2013年 9月

罗新卫: DC-DC变换器中的比较器和振荡器的设计 项目 分值 优秀 (100>x≥90) 参考标准 学习态度认真，科学作风严谨，严格保良好 (90>x≥80) 参考标准 学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规定的任务 设计合理、理论分析与计算正确，实验数据比较准确，有较强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能中等 (80>x≥70) 参考标准 学习态度尚好，遵守基本保证设计时间，按期完成各项工作 及格 (70>x≥60) 参考标准 学习态度尚可，能遵守组期完成任务 不及格(x<60) 参考标准 学习马虎， 纪律涣散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度 设计不合理，理论分析与计算有原则错误，实验数据不可靠，实际动手能力差，文献引用、调查调研有较大的问题 评分 学习态度 组织纪律，织纪律，能按15 证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作 设计合理、理论分析与计算正确，实验数据准确，有很强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献查阅能力调查调研非常合理、可信 有重大改进或设计合理，设计基本合理论分析与计算基本正确，实验数据比较准确，有一定的实际动手能献引用、调查调研比较可信 有一定改进或新的见解 结构合理，结构基本合层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；图纸比晰 理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；图纸比较工整 有一定见解 理，理论分析与计算无大错，实验数据无大错 技术水平与实际能力 25 力，文献引用、力，主要文合理、可信 有较大改进或新颖的见解，实用性尚可 结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成清晰 强、引用合理、调查调研比较观念陈旧 创新 10 独特见解，有一定实用价值 结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准完全符合规范论文(计算书、图纸)撰写质量 50 内容空泛， 结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；图纸不工整或不清晰 确，文字流畅，言准确，文字化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸非常工整、清晰 文；图纸工整、较工整、清指导教师评定成绩：

指导教师签名： 年 月 日

罗新卫: DC-DC变换器中的比较器和振荡器的设计

重庆大学本科学生专业综合课程设计任务书

课程设计题目 学院 光电工程学院 升压型DC-DC变换器中比较器和振荡器的设计 专业 电子科学与技术 班 年级 2010 比较器的作用是将输出的反馈采样电压与基准电压进行比较放大，输出到控制模块，从而改变调整管的工作状态，使输出电压保持稳定；振荡电路要求能产生频率可调的矩形脉冲。 1．电路结构如图所示。 VINM1M2M3M6VINM4VINPUT+M5VINPUT-M7EN_OSCM8M10M11M14M16EN_STDBYM9M120M13M150 图1 比较器电路 图2 压控振荡器等效电路 罗新卫: DC-DC变换器中的比较器和振荡器的设计 VINVmM17M18INOUTM190 图3 反相器 VINM26M29M33M27M30M34M28M31M35M36M37M38M39M32ABCY0 图4 三输入与非门电路 2．设计要求： （1）根据所提供的电路架构，利用EDA软件进行电路前仿真，要求满足性能指标如下： 1）通过反馈电压与基准电压的比较，能够达到比较器的基本功能； 2）压控振荡器振荡频率为1MHz； 须给出相应的器件参数，如MOS器件宽长比等。 （2）利用版图设计软件进行版图设计，要求版图满足相应设计规范及相应性能指标，并从版图中提取网表文件； （3）根据从版图中提取的参数，用软件对电路进行后仿真，并与前仿真性能指标相比对； （4）撰写设计报告、答辩。 罗新卫: DC-DC变换器中的比较器和振荡器的设计 学生应完成的工作: （1）根据所提供的电路架构，利用EDA软件进行电路前仿真，给出相应的器件参数，如MOS器件宽长比等。 （2）利用版图设计软件进行版图设计，要求版图满足相应设计规范及相应性能指标，并从版图中提取网表文件； （3）根据从版图中提取的参数，用软件对电路进行后仿真，并与前仿真性能指标相比对； （4）撰写设计报告、答辩。 目前资料收集情况（含指定参考资料）： [1] 毕查德·拉扎维著，陈贵灿等译．模拟CMOS性集成电路设计[M].西安：西安交通大学出版社.2003. [2] 孙润等. TANNER集成电路设计教程[M]. 北京：希望电子出版社. 2002. [3] 吴建辉. CMOS模拟集成电路分析与设计[M]. 北京：电子工业出版社. 2004. [4] 廖裕评，陆瑞强. 集成电路设计与布局实战指导[M]. 北京：科学技术出版社. 2004. [5] 姜岩峰. 现代集成电路版图设计[M]. 北京：化学工业出版社. 2010. [6] 陈中建. CMOS电路设计布局与仿真[M]. 北京：机械工业出版社. 2006. [7] 施敏.半导体器件物理与工艺[M].苏州：苏州大学出版社.2002. [8] 聂神怡.DC_DC开关电源芯片技术研究.成都：电子科技大学硕士论文.2006. [9] 张建人.MOS集成电路分析与设计基础[M].北京：北京出版社.1994. [10] PAULR GRAY.模拟集成电路的分析与设计[M].北京：高等教育出版社.2005. [11] JohnP.Uyemura(著)，周润德(译).超大规模集成电路与系统导论[M].北京：电子工业出版社.2004. 课程设计的工作计划： (1) 2013.9.2～2013.9.15（第1、2周）：熟悉软件；分析电路功能，按照给出的设计要求和参数，完成电路的前仿真。 (2)2013.9.16~2013.9.22（第3周）：对设计的电路进行版图设计，并从版图中提取网表文件；并根据从版图中提取的参数，用软件进行仿真。将仿真结果与前仿真结果进行比较，如不满足设计指标要求，则修改版图，再提取参数、仿真比对，直到满足需要为止。 (3) 2013.9.23.～2013.9.30（第4周）：撰写设计报告，答辩；提交符合规范的设计报告。 任务下达日期 2013 年 9 月 2日 指导教师 （签名） 完成日期 年 月 日 学 生 （签名） 说明：1、学院、专业、年级均填全称，如：光电工程学院、电子科学与技术、2010。

2、本表除签名外均可采用计算机打印。本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。

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摘要

随着无线网络通讯技术的快速发展，DCDC变换器在远程操控和数字通讯领域也有着广泛的应用，因而DCDC变换器技术也得到了更多的要求。而高频率、高功率密度、小尺寸、反应迅速、高可靠性和多元化成为了DCDC变换器的发展趋势。

本文主要对DCDC变换器的两个核心电路模块比较器器和振荡电路进行分析和设计。

本文介绍了本次设计的DCDC升压变换器的比较器和振荡电路模块的基本原理和架构。比较器包括差分放大电路，偏置电路，电流源反相电路；而振荡电路主要包括反相器构成的环形振荡器。

电路采用2.0μm CMOS工艺参数模型进行设计，采用ORCAD软件对电路进行设计仿真，并确定各个器件的参数，以达到性能指标，然后采用Tanner Tools Pro版图软件进行版图设计和后仿真。

关键词：DCDC变换器技术，比较器，振荡电路，仿真，版图

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目录

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引言

在DCDC变换器中比较器的作用是将输出的反馈采样电压与基准电压进行比较放大，输出到控制模块，从而改变调整管的工作状态，使输出电压保持稳定；振荡电路要求能产生频率可调的矩形脉冲，其频率为1.0MHz。

本设计前仿真采用 ORCAD软件，其集成了电路原理图绘制，印制电路板设计，模拟与数字电路仿真等功能，包括Capture CIS , PSpice A/D等软件，Capture CIS用于原理图绘制，PSpice A/D 用于电路的模拟仿真。版图设计采用Tanner Tools Pro软件，是一套集成电路包括S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-Edit与LVS等的设计软件。其中L-Edit的功能主要是编辑布局图、自动配置与绕线、设计规则检查、截图观察、电路转化等；T-Spice的功能主要是电路分析与模拟。本次课程设计主要应用L-Edit软件根据设计的电路原理图进行版图设计，再利用T-Spice软件仿真，根据仿真结果参考设计指标对版图进行合理修改于调整，从而设计出满足技术指标的比较器和振荡器版图。

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第一章 比较器和振荡器设计和前仿真.

1.1 比较器

1.1.1 比较器电路架构

比较器需要差分输入和足够的增益以达到所要求的精度，其设计在许多方面和运算放大器相似。本设计为两级开环比较器，两级运算放大器可以很好的应用于此。电路主要分为偏置电路，差分输入级和输出级放大电路，如图1.1。

VINM1M2M3M6VINM4VINPUT+M5VINPUT-M7EN_OSCM8M10M11M14M16EN_STDBYM9M120M13M150

图1.1比较器电路架构

偏置电路由M1~M3,M8,M9组成。其中M1和M2，M3组成镜像电流源，为输入级和输出级提供合适的偏置电流，确定各级静态工作点；M8，M9组成采用二极管连接的共源级，为偏置电路提供基准电流源。

差分输入级由M4,M5,M10,M11组成。M4,M5组成差分对， M10,M11做为电流源负载。M4和M5为第一级差分输入跨导级，将差分输入电压转换为差分电流，M10~M11 为输入级负载，将差模电流恢复为差模电压输出。

输出级由M3,M14,M16,M7组成，其中M3,M14构成电流源反相放大器，它能提供较高的增益做第二级放大，M7,M16组成反相器，。

M6,M9,M12,M13,M15四个MOS管起使能控制作用，当V(EN_STDBY)为高电平时，比较器正常工作，为低电平时比较器输出恒为低电平。

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1.1.2 电路参数计算

设计过程中需手工设计管子尺寸，这个步骤包含了电路设计的绝大部分工作。为了满足比较器的性能要求，所有管子都应被设计出合适的尺寸。然后在手工计算的基础上，运用计算机模拟电路可以极大的方便对电路进行调试和修改。

偏置电流计算：

= =2[--]

宽长比计算：大部分MOS管工作在饱和状态，在饱和状态下，由公式

，

和 可以计算各MOS管的宽长比。

1.1.3 比较器最终设计电路图

在手工计算的基础上，运用ORCAD软件对电路进行模拟仿真和调试，最后得出如下的比较器电路原理图（给出了器件参数）：

VCC MbreakPM12VCC5Vdc

IN+MbreakP M13 MbreakP V4 VEE5Vdc V5 L = 2uW = 36uyL = 2uW = 54u MbreakPM11 M14 L = 2uW = 40u MbreakP0 MbreakP M10 V3 1Vac 0Vdc 0 M5 M15 IN-L = 2uW = 8u V2L = 2uW = 12u MbreakP M16 M7L = 2uW = 8u3Vdc OUT2 M9W = 32uL = 2u OUT OUT3M6 0 L = 4uW = 24u L = 2uW = 18uM8 L = 4uW = 8uMbreakN L = 2u W = 6u M2MbreakN L = 2u W = 18u MbreakNMbreakNMbreakN M4 M1VEE L = 2uW = 6u L = 2uW = 22uM3 L = 2u L = 2uW = 24u MbreaknMbreakNMbreakNMbreakN W = 22u 0 图1.2 比较器原理图

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1.1.4 电路前仿真

用ORCAD软件进行电路前仿真，所得波形如下：

6.0V4.0V2.0V0V0V0.5VV(OUT)1.0V1.5V2.0V2.5V V_V33.0V3.5V4.0V4.5V5.0V图1.3 比较器前仿真波形

对电路进行直流扫描分析，在差分输入VINPUT-端加2.5V直流电平做为基准电压，在VINPUT+端加线性变化的电压，从0V~5V线性增大,得到输出随输入变化的曲线如图7示。从上图看，以VINPUT+端电压做X轴，输出端V(OUT)做Y轴，在VINPUT+端电压大于2.5V时，输出由0V跳变为5V,与比较器传输曲线相符，即设计电路能够达到比较器的基本功能，但由于在非理想情况下增益不能达到无限大，在跳变时曲线的斜率不是无穷大。

1.2 振荡器

不需要外加信号就能自动地把直流电能转换成具有一定振幅和频率的交流信号的电路就称为振荡器。或者说，能够产生交流信号的电路就叫做振荡电路。一般由电阻、电容和电感等元件与电子器件所组成的。振荡电路在电子科学与技术领域内有着广泛的应用，如在通讯系统中发射机载波振荡器、医疗器械、接收机中的本机振荡以及测量仪器中信号源等等。

振荡器按信号的波形来分，可分为非正弦波振荡器和正弦波振荡。正弦波振荡器产生的波形接近于正弦波或余弦波，且振荡频率比较稳定；非正弦波振荡器产生的波形是非正弦的脉冲波形，如方波、矩形波、锯齿波等。非正弦振荡器的频率稳定性不高。

一个振荡器必须包括四部分：放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节。其中放大电路是对振荡器输入端所加的输入信号进行放大，为电路提供能量，维持正常的振荡；反馈网都是采用的正反馈，它能够自行的向电路提供输入信号，并保证向振荡器输入端提供的反馈信号与输入信号同向，只有这样才能使振荡维持下去；选频网络是允许某特定频率能够通过，其它的频率均不能通过，

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从而使振荡器产生输出频率单一；稳幅环节主要采用的是负反馈，因为负反馈有提高放大倍数的稳定性、减小非线性失真和抑制干扰等特性，所以稳幅环节的主要作用是稳定波形的幅度，并减小非线性失真和抑制干扰，通常可以利用放大元件的非线性特征来实现。

振荡电路的起振条件为：

一、振幅平衡条件：反馈电压Uf和输入电压Ui要相等，即

?F??1A

二、相位平衡条件：Uf与Ui的相位必须相同，即???a??f?2n? 然而一般情况下，振幅平衡条件容易满足，因此判断一个振荡电路能否产生振荡，关键在于看它的相位平衡条件是否满足。

1.2.1 振荡器电路架构

本次设计的振荡电路要求能产生频率可调的矩形脉冲，故采用如下电路架构

图1.4 环形振荡器

此电路为一环形振荡器，为满足相位平衡条件，一般由三个以上的奇数个反

相器构成，最后的反相器改为与非门是为了整形，使电路输出规整的矩形波。

1.2.2 压控振荡器所需电路单元

反相器：

N级环形振荡器的频率为

，其中

为每级反相器的

传输延时。因此为了改变频率， 必须是可调的。故反相器设计为如图1.5结构：

VmM17M18INVINOUTM190图1.5 反相器

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图1.5中，M17工作在三极管区，可被看作是一个有Vm控制的可变电阻。当Vm变得更正时，M17的导通电阻增加，因而增加了输出时间常数 ，电路的

延时 大约与 成正比，而 减小，随Vm减小而增大。

三输入与非门：

VINM26M29M33M27M30M34M28M31M35M36M37M38，因此振荡器频率将随Vm增大而

ABCM32YM390

图1.6 三输入与非门

1.2.3 振荡器最终电路图

用ORCAD软件进行仿真调试，确定电路中的器件参数，最后的如下电路图：

VCCM11MbreakPL = 2uW = 10uM10V24VdcM6MbreakPVmM5V15VdcM4MbreakNMbreakPM9MbreakPW = 10uL = 2uM8MbreakPL = 2uW = 10uM7MbreakNW = 8uL = 2uM26MbreakPL = 2uW = 10uM25MbreakPL = 2uW = 10uM24MbreakNW = 8uL = 2uM29MbreakPL = 2uW = 10uM28MbreakPL = 2uW = 10uM27MbreakNW = 8uL = 2uW = 8uL = 2uMbreakNMbreakNW = 8uL = 2uMbreakNW = 8uL = 2uMbreakNW = 8uL = 2uW = 8uL = 2uL = 2uW = 10u5VdcINAV3L = 2uW = 10uMbreakNMbreakPM21W = 8uL = 2uM14MbreakNW = 8uL = 2uM16M17M18M19OUTPUTL = 2uW = 10uMbreakPM20L = 2uW = 10uMbreakPL = 2uW = 10uMbreakNMbreakPL = 2uW = 10uM12M15L = 2uW = 10uM22MbreakPINBW = 8uL = 2uM13L = 2uW = 10uM23MbreakPVCC000图1.7 振荡器原理图

1.2.4 电路仿真

用ORCAD对电路进行瞬态分析，得如下结果：

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当Vm=3V时，振荡器输出频率为1.2MHz的矩形波：

6.0V4.0V2.0V0V0sV(OUTPUT) Time1us2us3us4us5us6us7us8us9us10us3.0V2.0V1.0V0V0Hz0.4MHzV(OUTPUT)0.8MHz1.2MHz1.6MHz2.0MHz2.4MHz2.8MHz3.2MHz Frequency3.6MHz4.0MHz4.4MHz4.8MHz5.2MHz5.6MHz6.0MHz6.4MHz 图1.8 Vm=3V时，振荡器仿真波形 当Vm=4V时，振荡器输出频率为1.0MHz的矩形波：

6.0V4.0V2.0V0V0sV(OUTPUT) Time1us2us3us4us5us6us7us8us9us10us3.0V2.0V 1.0V0V0Hz0.4MHzV(OUTPUT)0.8MHz1.2MHz1.6MHz2.0MHz2.4MHz2.8MHz3.2MHz Frequency3.6MHz4.0MHz4.4MHz4.8MHz5.2MHz5.6MHz6.0MHz6.4MHz图1.9 Vm=4V时，振荡器仿真波形

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当Vm=4.3V时，振荡器输出频率为1.0MHz的矩形波：

6.0V4.0V2.0V0V0sV(OUTPUT) Time1us2us3us4us5us6us7us8us9us10us3.0V2.0V1.0V0V0Hz0.4MHzV(OUTPUT)0.8MHz1.2MHz1.6MHz2.0MHz2.4MHz2.8MHz3.2MHz Frequency3.6MHz4.0MHz4.4MHz4.8MHz5.2MHz5.6MHz6.0MHz6.4MHz

图1.10 Vm=4.3V时，振荡器仿真波形

从仿真结果可见，振荡电路到达能产生频率可调的矩形脉冲的要求，在调频电压Vm=4V时，振荡器输出1MH在的矩形波。

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第二章版图设计及后仿真

本设计采用 Tanner Tools Pro 软件 ，是一套集成电路包括 S-Edit ，T-Spice，

W-Edit ，L-Edit 与 LVS等的设计软件 设计软件 。其中 L-Edit 的功能主要是编辑布局图、自动配置与绕线、设计规则检查、截图观察电路转化等； T-Spice的功能主要是电路分析与模拟。 2.1 版图设计基本知识 2.2.1 MOS管版图

本次设计采用N阱工艺，绘制NMOS要用到的图层有Active、N Select、Poly、Active Contact、Metal1，而PMOS管的版图绘制需要用到N Well、Active、P Select、Poly、Active Contact、Metal1，其中Poly的长度就是晶体管的L，Active的高度就是晶体管的W。PMOS管与NMOS管的版图如图2.1所示。

（a）PMOS （b）NMOS

图2.1 PMOS管与NMOS管的版图

对于大尺寸的MOS管，要节省版图的面积，需要对版图进行优化处理。对于宽度很宽的MOS管，应采用“叉指结构”，以减少漏源和栅极面积；使用指状晶体管的另一个原因是优化由晶体管宽度所引起的多晶硅栅电阻。因为多晶硅是由单端驱动的，存在电阻，所以需要一个准则来规定单个指状晶体管的最大长度。因此，对于大晶体管来说，将其设计成多个指状晶体管是遵守最大宽度准则的唯一方法。对于长度很长的MOS管，应采用折叠形式；宽度很窄的MOS管，应采用狗骨形画法；对于共用源或漏的MOS管，且两MOS管尺寸相同，为节省空间或使寄生结电容最小、应将共用的源或漏合并在一起。 2.1.2 电阻版图

在CMOS工艺中，能与之兼容的电阻主要有：金属电阻、多晶硅电阻、扩散电阻（源/漏P+或N+扩散）、N阱电阻、MOS电阻（有源电阻）。电阻值的计算公式为：

L?LR??Rsq (2.1)

WtW其中Rsq=L/W，即方块电阻值，ρ是电阻材料的电阻率，t是电阻的厚度W为电阻的宽，L是电阻的长度。

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图2.2 多晶硅电阻版图

图2.3 N阱电阻版图

2.1.3 电容版图

在两个悬浮导电层之间生长或者淀积一层相对比较薄的氧化层，从而形成一个下极板寄生电容适中的高密度电容器。绘制电容时要用的图层为Poly、Poly2、Metal1、Poly Contact、Poly2 Contact、Poly-Poly2 Capacitor ID。电容版图如图2.4.所示，而电容的有效面积就是Poly-Poly2 Capacitor ID的面积。

图2.4 电容版图

2.1.4压焊点

压焊点是管芯与封装管壳（或外部世界）之间的连接界面。金属丝的一端焊到压点上，另一端接到引线框。封装好的集成电路的引脚是引线框的一部分。

压焊点的尺寸通常是固定的，如下：Metal1：100×100；Metal2：100×100；Overglass：90×90；Via：94×94；Pad Comment：100×100。其中，Metal1、Metal2、Pad Comment三者重合。注意焊盘与焊盘之间的间距最少为75?m。压焊点版图如图2.5所示。

图2.5 压焊点版图

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2.1.5 保护环

每一层晶体管要加保护环，保护环是为了减少栓锁效应，保护环分为硬环和软环。P管用N型保护环，N管用P型保护环。保护环由select、active、active contact、metal层组成。N型保护环的select层用nselect，P型保护环的select层用pselect。如图2.6：P型保护环

图2.6 P型保护环

2.2 比较器版图及后仿真 2.2.1 比较器版图

图2.7 比较器版图

2.2.2 比较器后仿真

提取网表文件后，用T-Spice打开相应的网表文件（见附录），键入下列仿

真命令：

VIN VIN GND 5

VEN_STDBY EN_STDBY GND 5 VINPUT- VINPUT- GND 2.5

VINPUT+ VINPUT+ GND PULSE (0 5 0 100n 100n 1n) .tran 1n 200n

.dc source VINPUT+ lin 10 0V 5V

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.print dc v(EN_OSC,GND) 仿真后得如图2.8波形：

图2.8 比较器后仿真波形

图中X轴为输入，Y轴为输出，基准电压为2.5V，从图中可看出设计电路能够达到比较器的基本功能，并与前仿真结果相符。 2.3 振荡器版图及后仿真

2.3.1 振荡器版图

图2.9 振荡器版图

2.3.2 振荡器后仿真

提取网表文件后，用T-Spice打开相应的网表文件（见附录），键入下列仿真命令：

.include \课设\\bantu\\版图设计\\ml2_125.md\VVM VM GND 4.281 VEN EN GND 5

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VCC VCC GND 5

.tran 0.001u 10u start=0u .print tran v(OUT,GND) 仿真后得波形：

图2.10 振荡器后仿真波形

从图2.10可见，在Vm=4.281V时，输出波形为1MHz的矩形波，仿真结果与前仿真结果大致相符，振荡器达到设计要求。

第三章 总结

本文设计了DCDC变换器中的比较器和振荡器电路。在设计过程中先搭建了比较器和振荡器的电路框架，然后手工计算并结合仿真软件进行前仿真，调试得出电路中器件的具体参数。得出原理图后，再用版图绘制软件绘制版图，在完成版图之后，进行DRC检查无误后，提取网表文件并进行后仿真，再将后仿真结果与前仿真结果比对，发现结果相符即完成了设计过程。但设计中还有诸多不足，如未对功耗，噪声等做细致的分析。

在设计过程中遇到了许多问题，如用ORCAD软件仿真中的收敛性问题，但通过网络资源、查阅相关书籍很好的解决了这些问题。通过本次设计，掌握了简单的CMOS运放、比较器、振荡器设计，尤其是设计中的手工计算方法；对ORCAD、L-Edit等软件的使用更加熟练，认识到这些EDA工具在电子电路设计中的巨大作用；巩固了之前学习的CMOS集成电路设计知识，并对此有了更深的认识。

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参考文献

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[10] PAULR GRAY.模拟集成电路的分析与设计[M].北京：高等教育出版社.2005. [11] JohnP.Uyemura(著)，周润德(译).超大规模集成电路与系统导论[M].北京：电子工业出版社.2004.

[12] Phillip E. Allen ,Douglas R. Holberg(著)，冯军（译）.CMOS模拟集成电路设计[M].北京：电子工业出版社.2003.

[13] 苏宏宇.PSpice电路编辑程序设计[M].北京：国防工业出版社.2004.

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附录一：比较器网表文件

* Circuit Extracted by Tanner Research's L-Edit Version 11.10 / Extract Version 11.10 ;

* TDB File: C:\\Users\\asus\\Desktop\\课设\\bantu\\Layout2-11-END-111.tdb * Cell: Cell0 Version 1.17

* Extract Definition File: D:\\L-Edit 11.1\\L-Edit 11.1\\L-Edit 11.1\\samples\\spr\\example1\\lights.ext

* Extract Date and Time: 10/08/2013 - 23:00

* Warning: Layers with Unassigned FRINGE Capacitance. *

*

* NODE NAME ALIASES

* 1 = VINPUT- (97.5,140.5) * 4 = VINPUT+ (-54,140) * 5 = EN_OSC (211.5,-2) * 13 = VIN (-167.5,-1.5) * 14 = GND (97.5,-148)

* 15 = EN_STDBY (-54.5,-147.5)

M1 ? 6 ? VIN PMOS L=0 W=0 $ (150.5 56.5 152.5 61.5)

M2 EN_OSC 6 VIN VIN PMOS L=2u W=16u $ (158.5 82.5 160.5 98.5) M3 VIN 6 EN_OSC VIN PMOS L=2u W=16u $ (150.5 82.5 152.5 98.5) M4 ? EN_STDBY ? VIN PMOS L=0 W=0 $ (132.5 56.5 134.5 61.5) M5 6 EN_STDBY VIN VIN PMOS L=2u W=12u $ (132.5 86 134.5 98) C1 VINPUT- GND C=250f $ (98.5 141.5 198.5 241.5) M6 3 VINPUT- 7 VIN PMOS L=2u W=8u $ (59 88.5 61 96.5) M7 8 VINPUT+ 3 VIN PMOS L=2u W=8u $ (41.5 88.5 43.5 96.5) M8 VIN 2 6 VIN PMOS L=2u W=10u $ (115 87.5 117 97.5) M9 6 2 VIN VIN PMOS L=2u W=10u $ (107 87.5 109 97.5) M10 VIN 2 6 VIN PMOS L=2u W=10u $ (99 87.5 101 97.5) M11 6 2 VIN VIN PMOS L=2u W=10u $ (91 87.5 93 97.5) M12 VIN 2 3 VIN PMOS L=2u W=9u $ (83 88.5 85 97.5) M13 3 2 VIN VIN PMOS L=2u W=9u $ (75 88.5 77 97.5) M14 VIN 2 3 VIN PMOS L=2u W=9u $ (67 88.5 69 97.5) M15 3 2 VIN VIN PMOS L=2u W=9u $ (33.5 88.5 35.5 97.5) C2 VINPUT+ GND C=250f $ (-53 141 47 241)

M16 VIN 2 3 VIN PMOS L=2u W=9u $ (25.5 88.5 27.5 97.5) M17 3 2 VIN VIN PMOS L=2u W=9u $ (17.5 88.5 19.5 97.5) M18 VIN 2 2 VIN PMOS L=2u W=9u $ (9.5 88.5 11.5 97.5) M19 2 2 VIN VIN PMOS L=2u W=9u $ (1.5 88.5 3.5 97.5) M20 VIN 2 2 VIN PMOS L=2u W=9u $ (-6.5 88.5 -4.5 97.5)

罗新卫: DC-DC变换器中的比较器和振荡器的设计

M21 2 2 VIN VIN PMOS L=2u W=9u $ (-14.5 88.5 -12.5 97.5) C3 EN_OSC GND C=250f $ (212.5 -1 312.5 99)

M22 ? EN_STDBY ? GND NMOS L=0 W=0 $ (85.5 35.5 87.5 40.5) M23 11 EN_STDBY GND GND NMOS L=4u W=24u $ (84 -12.5 88 11.5)

M24 GND EN_STDBY 10 GND NMOS L=2u W=22u $ (65.5 -10.5 67.5 11.5) M25 9 EN_STDBY GND GND NMOS L=2u W=22u $ (35 -10.5 37 11.5) M26 10 8 7 GND NMOS L=2u W=18u $ (59 -6.5 61 11.5) M27 8 8 9 GND NMOS L=2u W=18u $ (41.5 -6.5 43.5 11.5) M28 6 7 11 GND NMOS L=2u W=24u $ (95.5 -12.5 97.5 11.5) M29 ? 6 ? GND NMOS L=0 W=0 $ (129.5 11 134.5 13)

M30 GND 6 EN_OSC GND NMOS L=4u W=8u $ (113.5 -0.5 117.5 7.5) M31 GND EN_STDBY 12 GND NMOS L=2u W=6u $ (16 -2.5 18 3.5) M32 12 2 2 GND NMOS L=2u W=6u $ (9.5 -2.5 11.5 3.5) C4 VIN GND C=250f $ (-166.5 -0.5 -66.5 99.5) C5 GND GND C=250f $ (98.5 -147 198.5 -47)

C6 EN_STDBY GND C=250f $ (-53.5 -146.5 46.5 -46.5)

.include \课设\\bantu\\版图设计\\ml2_125.md\VIN VIN GND 5

VEN_STDBY EN_STDBY GND 5 VINPUT- VINPUT- GND 2.5

VINPUT+ VINPUT+ GND PULSE (0 5 0 100n 100n 1n) .tran 1n 200n

.dc source VINPUT+ lin 10 0V 5V

.print dc v(EN_OSC,GND) * Total Nodes: 15 * Total Elements: 38

* Total Number of Shorted Elements not written to the SPICE file: 0 * Total Number Elements with Missing Pins: 4 * Output Generation Elapsed Time: 0.002 sec * Total Extract Elapsed Time: 0.505 sec .END

罗新卫: DC-DC变换器中的比较器和振荡器的设计

附录二：振荡器网表文件

* Circuit Extracted by Tanner Research's L-Edit Version 11.10 / Extract Version 11.10 ;

* TDB File: C:\\Users\\asus\\Desktop\\课设\\bantu\\zd1-END3.tdb * Cell: Cell0 Version 1.252

* Extract Definition File: D:\\L-Edit 11.1\\L-Edit 11.1\\L-Edit 11.1\\samples\\spr\\example1\\lights.ext

* Extract Date and Time: 10/07/2013 - 10:35

* Warning: Layers with Unassigned FRINGE Capacitance. * *

* NODE NAME ALIASES

* 5 = VM (-203,-17.5) * 14 = EN (200,38) * 15 = VCC (11.5,125) * 17 = OUT (200,-112.5) * 19 = GND (10,-152)

M1 1 10 2 VCC PMOS L=2u W=10u $ (115 54.5 117 64.5)

M2 OUT 8 VCC VCC PMOS L=2u W=10u $ (148.5 54.5 150.5 64.5) M3 8 11 1 VCC PMOS L=2u W=10u $ (123 54.5 125 64.5) M4 2 12 VCC VCC PMOS L=2u W=10u $ (107 54.5 109 64.5) C1 VCC GND C=250f $ (13 126.5 113 226.5)

M5 VCC VM 11 VCC PMOS L=2u W=10u $ (59 54.5 61 64.5) M6 4 VM VCC VCC PMOS L=2u W=10u $ (26 61.5 28 71.5) M7 VCC VM 3 VCC PMOS L=2u W=10u $ (18 61.5 20 71.5)

M8 10 EN VCC VCC PMOS L=2u W=10u $ (84.5 54.5 86.5 64.5) M9 13 9 4 VCC PMOS L=2u W=10u $ (31.5 61.5 33.5 71.5) M10 VCC 13 12 VCC PMOS L=2u W=10u $ (76.5 54.5 78.5 64.5) M11 3 16 9 VCC PMOS L=2u W=10u $ (12.5 61.5 14.5 71.5) M12 7 OUT 18 VCC PMOS L=2u W=10u $ (-34 61.5 -32 71.5) M13 16 18 6 VCC PMOS L=2u W=10u $ (-15 61.5 -13 71.5)

M14 6 VM VCC VCC PMOS L=2u W=10u $ (-20.5 61.5 -18.5 71.5) M15 VCC VM 7 VCC PMOS L=2u W=10u $ (-28.5 61.5 -26.5 71.5) C2 EN GND C=250f $ (201 39 301 139)

M16 ? 10 ? VCC PMOS L=0 W=0 $ (115 36 117 41) M17 ? 8 ? VCC PMOS L=0 W=0 $ (148.5 36 150.5 41) M18 ? 11 ? VCC PMOS L=0 W=0 $ (123 36 125 41) M19 ? 12 ? VCC PMOS L=0 W=0 $ (107 36 109 41)

M20 ? 10 ? GND NMOS L=0 W=0 $ (115 24.5 117 29.5)

罗新卫: DC-DC变换器中的比较器和振荡器的设计

M21 GND 10 8 GND NMOS L=2u W=8u $ (115 3.5 117 11.5) M22 ? 8 ? GND NMOS L=0 W=0 $ (148.5 24.5 150.5 29.5)

M23 OUT 8 GND GND NMOS L=2u W=8u $ (148.5 -0.5 150.5 7.5) M24 ? 11 ? GND NMOS L=0 W=0 $ (123 24.5 125 29.5) M25 8 11 GND GND NMOS L=2u W=8u $ (123 3.5 125 11.5) M26 ? 12 ? GND NMOS L=0 W=0 $ (107 24.5 109 29.5) M27 8 12 GND GND NMOS L=2u W=8u $ (107 3.5 109 11.5) M28 ? 16 ? VCC PMOS L=0 W=0 $ (12.5 36 14.5 41) M29 ? 9 ? VCC PMOS L=0 W=0 $ (20.5 36 22.5 41) M30 ? EN ? VCC PMOS L=0 W=0 $ (84.5 36 86.5 41) M31 ? 13 ? VCC PMOS L=0 W=0 $ (76.5 36 78.5 41) M32 ? VM ? VCC PMOS L=0 W=0 $ (59 36 61 41)

M33 GND 16 9 GND NMOS L=2u W=8u $ (12.5 3 14.5 11) M34 ? 16 ? GND NMOS L=0 W=0 $ (12.5 24.5 14.5 29.5) M35 13 9 GND GND NMOS L=2u W=8u $ (20.5 3 22.5 11) M36 ? 9 ? GND NMOS L=0 W=0 $ (20.5 24.5 22.5 29.5) M37 10 EN GND GND NMOS L=2u W=8u $ (84.5 -1 86.5 7) M38 ? EN ? GND NMOS L=0 W=0 $ (84.5 24.5 86.5 29.5) M39 GND 13 12 GND NMOS L=2u W=8u $ (76.5 -1 78.5 7) M40 ? 13 ? GND NMOS L=0 W=0 $ (76.5 24.5 78.5 29.5) M41 11 VM GND GND NMOS L=2u W=8u $ (59 -1 61 7) M42 ? VM ? GND NMOS L=0 W=0 $ (59 24.5 61 29.5) M43 ? 18 ? VCC PMOS L=0 W=0 $ (-26 36 -24 41) M44 ? OUT ? VCC PMOS L=0 W=0 $ (-34 36 -32 41) M45 16 18 GND GND NMOS L=2u W=8u $ (-26 4 -24 12) M46 ? 18 ? GND NMOS L=0 W=0 $ (-26 24.5 -24 29.5) M47 GND OUT 18 GND NMOS L=2u W=8u $ (-34 4 -32 12) M48 ? OUT ? GND NMOS L=0 W=0 $ (-34 24.5 -32 29.5) C3 VM GND C=250f $ (-202.5 -16 -102.5 84) C4 OUT GND C=250f $ (201 -111 301 -11) C5 GND GND C=250f $ (11 -150.5 111 -50.5)

.include \课设\\bantu\\版图设计\\ml2_125.md\VVM VM GND 4.281 VEN EN GND 5 VCC VCC GND 5

.tran 0.001u 10u start=0u .print tran v(OUT,GND) * Total Nodes: 19 * Total Elements: 53

* Total Number of Shorted Elements not written to the SPICE file: 0 * Total Number Elements with Missing Pins: 22 * Output Generation Elapsed Time: 0.000 sec * Total Extract Elapsed Time: 0.250 sec .END

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/w7kr.html