cmos模拟集成电路cad讲义

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1、CMOS模拟集成电路CAD讲义例1：估算参数的求取1．Kn、Kp的求取图1.1表1.1思考题1.1：从表1.1中可以看出沟道调制效L=2uVds应系数λ是否为常数？为什么？Kn(p)0.50.81.11.41.7μCWW-2n(p)ox22NMOS（μΑ•V）28.429.530.130.631.0I=V(1+λV)=KVDon(p)nDSn(p)on2LLPMOS（μΑ•V-2）9.710.511.212.012.8.μC上试中：K=n(p)ox(1+λV)n(p)DS2第1页共103页CMOS模拟集

2、成电路CAD讲义2．λn、λp的求取图1.2图1.3第2页共103页CMOS模拟集成电路CAD讲义图1.4表1.2L=2uVdsL=3uL=4uλn(p)0.50.81.11.41.70.50.81.11.41.70.50.81.11.41.7Routn（KΩ）14.332.844.251.856.818.550.065.775.882.320.662.784.296.4103.9-1λn（V）0.190.080.060.050.040.150.050.040.0360.0330.0970.0440.0

3、330.0280.026Routp（KΩ）20.633.032.231.130.020.238.338.036.935.919.543.643.742.841.8-1λp（V）0.400.230.220.210.200.390.190.180.1780.1730.390.1640.1560.1520.149*比较上面求得的λn、λp与上学期所学教材中λ∝1/L的差异。MOSFET的简化版图如图1.5所示，其中L1表示MOS管源漏区接触孔与多晶硅之间的最小距离，L2表示接触孔的最小尺寸，L3表示接触孔与源

4、漏区边缘间的最小距离。寄生电容可按表1.3估算：图1.5第3页共103页CMOS模拟集成电路CAD讲义表1.3MOS管寄生电容的计算公式MOSFET的寄生电容CGSCGDCDB（CSB）饱和区CGSOWeff+0.67COXWeffLeffCGDOWeffWECj+2(W+E)Cjsw表1.3中E＝L1+L2+L3,L1、L2、L3这些规则尺寸可以很容易在技术资料上找到（对于“懒惰”的工程师们而言，一个也许更高效的办法是从晶元厂提供的版图库中直接通过测量获得）。一种保守的方法是取E=9um来进行估算。C

5、GSO、CGDO分别为单位宽度的栅－源和栅－漏交叠电容，单位为F/m；Cjsw为单位长度的源（漏）2侧壁结电容，单位为F/m；Cj为单位面积的源（漏）结电容，单位为F/m。这些数据可从模型参数中直接获取。我们采用的模型中的寄生电容参数如下：NMOS的寄生电容-10-10-4-10VTH0=0.5815607CGSO=2.7×10CGDO=2.7×10Cj=2.806451×10Cjsw=1.464911×10PMOS的寄生电容-10-10-10VTH0=-0.8058627CGSO=2.7×10CGDO

6、=2.7×10Cj==2.959698E-4Cjsw=1.464496×10第4页共103页CMOS模拟集成电路CAD讲义例2：单级CS放大器的设计已知：VDD＝3V，I0＝100μA，信号源内阻RS＝2K要求：Av≥-26dB，输出摆幅≥2V一、参数估算1．据输出摆幅要求，分配NMOS管和PMOS管的Von。电路如图2.1所示。VonN+VonP≤1，取VonN＝0.2，VonP＝0.62．估算静态偏值电压：Vin＝0.2+0.5815＝0.7815；Vbp＝3-0.6-0.8058＝1.59423．

7、验证增益是否满足要求：可以估算出输出节点Vout的静态工作点为（0.2+2.4）/2＝1.3，L=2u时，查表1.2可知图2.1此时λn≈0.05，λp≈0.21于是可以估算出：1/21/2-1gmn＝〔4Kn（W/L）MN1ID〕＝〔4×30.5×82×100〕≈1.0mA•V-1或者gmn＝2ID/（VGS-VTN）＝2ID/Von1＝200/0.2＝1.0mA•V-6Rout＝1/〔（λn+λp）ID〕≈1/〔（0.05+0.21）×100×10〕＝38.5K-3-6Av＝gmn/〔（λn+λp）

8、ID〕≈10/〔（0.05+0.21）×100×10〕＝38.5（即31.7dB）〔满足要求〕4．估算各管的宽长比，查表1.1可知Kn≈30.5ua，Kp≈12.8ua，22（W/L）MN1＝ID/（Kn×Von）＝100/（30.5×0.2）≈82＝164/222（W/L）MP1＝ID/（Kp×Von）＝100/（12.8×0.6）≈22＝44/2二、仿真验证1．静态工作点仿真结果如图2.2所示图2.22．输出电压摆幅及跨导gMN仿真结果