1、東南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告,題 目 帶共模反饋的差分放大器的電路 東南大學(xué)無錫分校系電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 電07級 級 1 班 學(xué)生姓名 欒 艷 美 指導(dǎo)老師 趙 霞 周 燁 起訖時間 2009.92009.12 設(shè)計地點 無錫硅動力微電子股份有限公司,一、論文的主要內(nèi)容,本文首先介紹了集成電路的發(fā)展史以及Candence軟件的應(yīng)用，包括 ASIC 設(shè)計流程、電路圖的設(shè)計及模擬和版圖的驗證；接著著重介紹了帶有共模反饋的差分放大電路的構(gòu)造和工作原理，在電路分析的基礎(chǔ)上，分別介紹了模擬集成電路的相關(guān)模塊分析：有源負載相對于無源負載的優(yōu)點、基本差分放大器的直流交流分析、共模反饋網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)放大器偏差電流

2、的原理、負反饋放大器的穩(wěn)定性、折疊式共源共柵放大器的作用及特性分析；,然后敘述了整個全差分放大電路的工作原理，通過增加共模反饋網(wǎng)絡(luò)來檢測兩個輸出端的共模電平，有根據(jù)的調(diào)節(jié)放大器的偏差電流以及電壓增益；最后介紹了電路仿真器Virtuoso Spectre的特點，參照各個器件的不同參數(shù)仿真出各個放大級的波形和輸入、輸出差分信號的波形，并用candance軟件對器件進行版圖制作，同時對相關(guān)的尺寸要求也進行了說明。,1、集成電路的發(fā)展2、Candence 軟件的應(yīng)用與介紹,（1）、電路圖設(shè)計工具Composer （2）、電路模擬工具Analog Artist （3）、電路仿真工具Verilog-XL

3、（4）、版圖設(shè)計大師Virtuoso Layout Editor （5）、版圖驗證工具Dracula,3、電路分析,（1）、共模反饋,圖3.14 共模反饋的原理結(jié)構(gòu)圖,（2）、負反饋放大器,圖3.18 負反饋放大器的一般方框圖,（3）、帶共模反饋的差分放大電路分析,全差分放大電路具有良好的共模抑制和電源紋波抑制特性。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括差模反饋與共模反饋。差動反饋保證放大器輸出差動電壓，其等于差動輸入乘以增益。共模反饋保證輸出的共模電壓偏置為 VDD/2 左右，忽略輸入端的共模電壓。雖然全差分放大器可以單端輸入信號，但是，在惡劣的環(huán)境下，推薦使用差分輸入信號，這樣可以確保有最大的噪聲抑制比。,圖3

4、.22,圖3.22中，P1280、P1312、P1311和有源負載N1126、N1127構(gòu)成第一級差分放大，N1235和1236均為共柵放大級，N1233和N1234均為共源放大級，C54、 C55、C57和C58均為頻率補償電容，R1392和R1390是共模反饋采樣電阻，P582-G端為基準電位。在R1392和R1390的作用下將Vout與基準電位比較，差值電位VGS-Vth調(diào)整電壓增益。,上圖使用了兩級全差分運算放大器。該放大器的結(jié)構(gòu)使用了折疊式共源共柵運放。具有較大的輸出電壓擺幅，但是這個優(yōu)點時以較大的功耗，較低的電壓增益和較低的極點頻率和較高的噪聲為代價得到的。 在高增益全差分放大器中

5、，輸入級的差分MOS管和有源負載的失配會對使得全差分運放的共模輸出電平不穩(wěn)定。我們?yōu)榱耸谷罘诌\放的輸出共模電平的電位達到一個固定值，我們加入了一個共模反饋網(wǎng)絡(luò)。,4、電路仿真和版圖制作,（1）、Virtuoso Spectre仿真 （2）、版圖制作,集成電路版圖是電路系統(tǒng)與集成電路工藝之間的中間環(huán)節(jié)，是一個必不可少的重要環(huán)節(jié)。通過集成電路版圖設(shè)計，可以將立體的電路系統(tǒng)變?yōu)橐粋€二維的平面圖形，再經(jīng)過工藝加工還原為基于硅材料的立體結(jié)構(gòu)。,、 基區(qū)電阻,如圖所示即為基區(qū)電阻，電阻的最小條寬W和方塊電阻的阻值R將是由工藝所決定的，則由電阻阻值計算公式可得 R=（L/W）* R 在n外延上注入N+，并

6、將N+置高電位，為了防止電阻和外延之間形成正向二極管導(dǎo)通，置高使之形成反向二極管，起到隔離和保護的作用。,、電容,如圖所示即為N+發(fā)射區(qū)和一鋁所形成的電容。其中電容的面積（面積的大小將決定電容值的大?。?、N+包介質(zhì)層將由工藝上的最小規(guī)則所決定。 其中電容值的計算公式為： C=單位面積電容量*面積,、CMOS管 在畫CMOS版圖時，只需確定擴散區(qū)的尺寸。 該尺寸的確定主要有以下規(guī)則： 多晶的寬度L：一般為最小溝道尺寸，即工藝中的最小特征尺寸； 擴散區(qū)的長度H：根據(jù)電路中的所設(shè)計的MOS管的寬長比確定H=（W/H）*L； 擴散區(qū)的最小寬度：根據(jù)接觸孔的大小以及接觸孔到有源區(qū)的最小間距C及接觸孔至多晶的最小間距T之和來確定； 接觸孔的大小由工藝要求決定； 有源區(qū)引出的鋁線寬度必須滿足對接觸孔的最小外圍。,p-MOS管 如圖所示P-MOS管做在n-well里，在襯底（n-well）上注入N+，并將 其置高電位，使阱與源、漏之間的二極管截止，起到隔離和保護的作用。,n-MOS管 如圖所示N-MOS管直接做P襯底上，源極與漏極注入N+，源極接GND。,在版圖設(shè)計中要細致解決兩方面問題：總體布局和器件的個體的設(shè)計問題：而布局問題的關(guān)鍵是要解決其對稱性問題。尤其在全差動電路中的不對稱性會產(chǎn)生輸入?yún)⒖际д{(diào)電壓，因而限制了可檢測的最小信號電平。所以