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1、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月指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日重庆大学本科学生专业综合课程设计任务书说明：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。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
2、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2.0μmCMOS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TannerToolsPro版图软件进行版图设计和后仿真。关键词：DCDC变换器技术
3、，比较器，振荡电路，仿真，版图目录引言在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CaptureCIS,PSpiceA/D等软件，CaptureCIS用于原理图绘制，PSpiceA/D用于电路的模拟仿真。版图设计采用TannerToolsPro软件，是一套集成电路包括S-Edit，T-S
4、pice，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。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
5、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。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
6、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。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
7、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）：5Vdc图1.2比较器原理图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：V(OUT)V_V3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
8、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
