模拟集成电路设计答案

《模拟集成电路设计原理》期末考试A卷

课程性质：必修 使用范围：

考试时间： 考试方式：

学号 专业 班级 学生姓名 成绩

题号 得分 一 二 三 四 五 总分 一．填空题（每空1分，共14分）

1、与其它类型的晶体管相比，MOS器件的尺寸很容易按__________缩小，CMOS电路被证明具有_____的制造成本。

2、 放大应用时，通常使MOS管工作在________区，电流受栅源过驱动电压控制，我们定义_跨导_来表示电压转换电流的能力。

3、λ为沟长调制效应系数，对于较长的沟道，λ值__________（较大、较小）。 4、源跟随器主要应用是起到______________的作用。

5、共源共栅放大器结构的一个重要特性就是______________很高，因此可以做成___________。 6、由于__________________________或________________________等因素，共模输入电平的变化会引起差动输出的改变。

7、理想情况下，___________结构可以精确地复

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模集复习笔记

By 潇然 2018.6.20

2.2 I/V特性

1. I-V特性

2. 跨导

定义：VGS对IDS的控制能力（IDS对VGS变化的灵敏度） 饱和区跨导gm表达式：

2. 线性电阻表达式

2.3 二级效应 1. 体效应

γ为体效应系数，典型值0.3-0.4V

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-1/2

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2. 沟道长度调制效应

2.4 MOS器件模型

定义：信号相对于偏置工作点而言比较小、不会显著影响偏置工作点时用该模型简化计算由gm、gmb、rO等构成低频小信号模型，高频时还需加上CGS等寄生电容、寄生电阻（接触孔电阻、导电层电阻等）

1. MOS小信号模型

① 沟长调制效应引起的输出电阻

② 体效应跨导

2. 完整的MOSFET小信号模型

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用于计算各节点时间常数、找出极点 2.5 放大器的性能参数 AIC设计的八边形法则

分别为：速度、功耗、增益、噪声、线性度、电压摆幅、电源电压、输入输出阻抗

参数之间互相制约，设计时需要在这些参数间折衷 3.2 共源级

1. 电阻负载

理想情况：

考虑沟长调制效应：

2. 二极管接法的MOS做负载 ① NMOS二极管负载

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存在体效应时的阻抗：

忽略η随Vo

模拟集成电路设计软件实验教程

月4年2006

1

目录

实验一自上而下(Top-Down)的电路设计 (3)

Lab 1.1 启动软件 (3)

Lab 1.2 自上而下的系统级仿真 (3)

Lab 1.3 电路图输入 (7)

Lab 1.4 模块的创建 (10)

Lab 1.5 电源的创建 (12)

Lab 1.6 建立运放测试电路 (14)

实验二使用Spectre Direct进行模拟仿真 (17)

Lab 2.1 运行仿真 (17)

Lab 2.2 使用激励模板 (28)

Lab 2.3 波形窗的使用 (32)

Lab 2.4 保存仿真状态 (36)

Lab 2.5 将仿真结果注释在电路图窗口 (37)

2

实验一自上而下(Top-Down)的电路设计Lab 1.1 启动软件

实验目的:

掌握如何启动模拟电路设计环境.

实验步骤:

1. 进入Linux 界面后,点击鼠标右键,选中New Terminal,则会弹出一个交互终端.

2. 进入教程所在目录后,输入命令 cd Artist446 (注意:cd 后必须有空格;命令行大小写敏感)

3. 在同一个交互终端内,输入命令icms &,在屏幕底部会出现一个命令交互窗(Command Interpreter Window,CIW).如果出

模拟集成电路设计 软件实验教程

2006年4月

1

目录

实验一 自上而下(Top-Down)的电路设计 ................................................... 3

Lab 1.1 启动软件 .......................................................................... 3 Lab 1.2 自上而下的系统级仿真 .................................................. 3 Lab 1.3 电路图输入 ...................................................................... 7 Lab 1.4 模块的创建 .................................................................... 10 Lab 1.5 电源的创建 .................................................................... 12

模拟集成电路设计实习培训内容介绍

培训目的

经过本培训，学员将会学到在模拟集成电路设计过程中的绝大部分环节。

1. 学会使用数模混合集成电路设计EDA工具进行简单的模拟集成电路设计的流程，包括

Cadence的Virtuoso原理图输入、版图设计，Cadence的Spectre电路仿真，及Mentor Graphics的Calibre版图规则检查（DRC）、电路图版图一致性检查（LVS）。

2. 学会使用三大常用的仿真方式（DC，AC，以及Transient）来对电路进行性能的验证与设

计参数的调整

培训内容

本培训首先设计一个运算放大器，在该放大器中采用了一个理想的电流源做偏置。接着设计一个带隙基准源（Bandgap reference）来提供这个运算放大器中用到的电流源，然后对整个电路进行仿真验证。整个电路Lab_top电原理图以及仿真激励如下图所示。 最后，参加培训的学员要求对所设计的Bandgap reference进行版图设计以及DRC、LVS检查，时间充裕的学员进一步设计运算放大器的版图及对其进行DRC/LVS的检查。

图 1-0 Lab_top 原理图

上图中的运算放大器（opam）电路如下图所示，值得注意的是，该运算放大器需要一个

CMOS模拟集成电路 设计与仿真

罗广孝 编

华北电力大学

二○○七年九月

前 言

随着信息技术及其产业的迅速发展，当今社会进入到了一个崭新的信息化时代，微电子技术正是信息技术的核心技术。自从TI公司的科学家基尔比(Clair Kilby) 在1958年发明了第一块集成电路以来，集成电路技术已经逐渐成为整个信息社会必不可少的支柱。

1956年北京大学、南京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学等五校在北大联合创建半导体专业，为我国培养第一批半导体人才，经过几代人的默默耕耘、韬光养晦，终于在自主创新之路上有所成就。目前，国内整个集成电路产业链逐渐完善，但是设计能力仍然相对滞后，希望本讲义的编写能为我校集成电路设计方向学科的建设、集成电路设计人才的培养尽绵薄之力。

内容概要

本书所涉及的实践内容，旨在培养学生对相关课程中所学到的有关知识和技能的综合运用能力以及集成电路设计软件工具的使用，掌握微电子技术人员所需的基本理论和技能，为学生进一步学习后续有关专业课程和日后从事集成电路设计工作打下基础。

基本微电子电路设计与仿真部分：首先简单介绍了电路仿真工具HSPICE的使用，通过典型的微电子电路的分析和设计，并用HSPICE软件完成了电路的仿真，目的是让学生掌握集成电

模拟集成电路课程设计

设计目的：

复习、巩固模拟集成电路课程所学知识，运用EDA软件，在一定的工艺模型基础上，完成一个基本功能单元的电路结构设计、参数手工估算和电路仿真验证，并根据仿真结果与指标间的折衷关系，对重点指标进行优化，掌握电路分析、电路设计的基本方法，加深对运放、带隙基准、稳定性、功耗等相关知识点的理解，培养分析问题、解决问题的能力。

实验安排：

同学们自由组合，2人一个设计小组选择五道题目中的一道完成，为了避免所选题目过度集中的现象，规定每个题目的最高限额为4组。小组成员协调好每个人的任务，分工合作，发挥团队精神，同时注意复习课堂所学内容，必要时查阅相关文献，完成设计后对

验收与考核：

该门设计实验课程的考核将采取现场验收和设计报告相结合的方式。当小组成员完成了所选题目的设计过程，并且仿真结果达到了所要求的性能指标，可以申请现场验收，向老师演示设计步骤和仿真结果，通过验收后每小组提交一份设计报告（打印版和电子版）。其中，设计指标，电路设计要求和设计报告要求的具体内容在下面的各个题目中给出了参考。成绩的评定将根据各个小组成员在完成项目中的贡献度以及验收情况和设计报告的完成度来确定。

时间安排：

机房开放时间：2013年10 月28

模拟集成电路设计实习培训内容介绍

培训目的

经过本培训，学员将会学到在模拟集成电路设计过程中的绝大部分环节。

1. 学会使用数模混合集成电路设计EDA工具进行简单的模拟集成电路设计的流程，包括

Cadence的Virtuoso原理图输入、版图设计，Cadence的Spectre电路仿真，及Mentor Graphics的Calibre版图规则检查（DRC）、电路图版图一致性检查（LVS）。

2. 学会使用三大常用的仿真方式（DC，AC，以及Transient）来对电路进行性能的验证与设

计参数的调整

培训内容

本培训首先设计一个运算放大器，在该放大器中采用了一个理想的电流源做偏置。接着设计一个带隙基准源（Bandgap reference）来提供这个运算放大器中用到的电流源，然后对整个电路进行仿真验证。整个电路Lab_top电原理图以及仿真激励如下图所示。 最后，参加培训的学员要求对所设计的Bandgap reference进行版图设计以及DRC、LVS检查，时间充裕的学员进一步设计运算放大器的版图及对其进行DRC/LVS的检查。

图 1-0 Lab_top 原理图

上图中的运算放大器（opam）电路如下图所示，值得注意的是，该运算放大器需要一个

模

拟

电

子

技

术

第3章 模拟集成电路基础3.1 概述 3.2 电流源电路 3.3 差动放大电路 3.4 功率放大电路 3.5 集成电路

中南大学信息科学与工程学院

模

拟

电

子

技

术

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 常用等效模型。

中南大学信息科学与工程学院

模

拟

电

子

技

术

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

6.1模拟集成电路中的直流偏置技术 6.2差分式放大电路 6.3差分式放大电路的传输特性 6.4集成电路运算放大器 6.5实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路的影响 6.6变跨导式模拟乘法器 6.7放大器中的噪声和干扰课件下载：mndzjs2008@http://www.77cn.com.cn密码：mndzjs2008

主要内容·集成电路运算放大器中的电流源·差分式放大电路·集成电路运算放大器·集成运放应用中的实际问题学时数 6课件下载：mndzjs2008@http://www.77cn.com.cn密码：mndzjs2008

基本要求·了解各种电流源的工作原理、特点和主要用途·掌握差模信号、共模信号、差模电压增益、共模电压增益和共模抑制比等基本概念·了解差分放大电路的工作原理和特点·掌握差分放大电路的静态和动态指标的计算·了解集成运算放大器的基本组成和主要参数·了解失调电压和失调电流对实际运放的影响及零漂的消除方法课件下载：mndzjs2008@http://www.77cn.com.cn密码：mndzjs2008

不是所有的器件都能集成如果