运算放大器电路及版图设计报告

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1、摘要2第一章引言3第二章基础知识介绍42.1集成电路简介42.2CMOS运算放大器42.2.1理想运放的模型42.2.2非理想运算放大器52.2.3运放的性能指标52.3CMOS运算放大器的常见结构62.3.1单级运算放大器62.3.2简单差分放大器62.3.3折叠式共源共栅(FoIded-cascode)放大器72.4版图的相关知识82.4.1版图介绍82.4.2硅栅CMOS工艺版图和工艺的关系82.4.3Tanner介绍9第三章电路设计103.1总体方案103.2各级电路设计103.2.1第三级电路设计103.2.2第二级

2、电路设计113.2.3第一级电路设计123.2.4三级运放整体电路图及仿真结果分析13第四章版图设计154.1版图设计的流程154.1.1参照所设计的电路图的宽长比，画出各MOS管154.1.2布局174.1.3画保护环174.1.4画电容174.1.5画压焊点184.2整个版图19第五章T-Spice仿真215.1提取T-Spice文件215.2用T-Spice仿真245.3仿真结果分析26第六章总结27参考文献28本次专业综合课程设计的主要内容是设计一个CMOS三级运算跨导放人器，该放大器可根据不同的使用要求，通过开关的开

3、和闭，选择单级、两级、三级组成放犬器，以获得不同的增益和带宽。用ORCAD画电路图，设计、计算宽长比，仿真，达到要求的技术指标，逐级进行设计仿真。然后用L-Edit软件根据设计的宽长比画版图，最后通过T-Spice仿真，得到达到性能指标的仿真结果。设计的主要结果归纳如下：(1)运算放人器的基本工作原理(2)电路分析(3)设计宽长比(4)画版图(5)仿真(6)结果分析关键词：CMOS运算跨导放大器；差分运放；宽长比；版图设计；T-Spice仿真第一章引言众所周知，微电子技术、电力电子技术和计算机技术在相互渗透、相互支撑和相互促进

4、的紧密关系中，均得到了飞速的发展。现代信息社会的支柱一一计算机和通讯，其主要硬件设备是集成电路。以集成电路的发展为标志的微电子技术无所不在，己成为现代信息社会的基础。自从60年代世界上第一块集成电路在美国诞牛以来，集成电路技术以惊人的速度发展。第一块集成电路上只有四个晶体管，而目前的集成电路已经可以在一片硅片上集成几千万只晶体管，甚至上亿只晶体管。集成电路的发展经历7小规模IC(SSI)、大规模IC(LSD、超大规模IC(VLSI)和特大规模(ULSI)的不同阶段，集成电路的性能(高集成度、高速度和低功耗等)迅速提高。集成电路

5、工艺已发展到深亚微米，特征带宽可达到0.18um,甚至更小。运算放大器在模拟电路中是个非常重要而且非常复杂的模块。它非常广泛的应用于开关电容滤波器、调解器、整流器、峰探测器、模拟到数字(AID)和数字到模拟(D/A)转换器等模块中。它的性能直接影响着整个电路的动态范围和高频的应用。木次课程设计从运算放大器结构特点及其工作原理出发，对其各种参数的定义和它们之间相互关系作了详细的阐述。为保证放大器的稳定性，选作单级放大器时，需米勒补偿，作为两级或单级放大时需进行极间补偿。用0RCAD画电路图，并设计合适的宽长比，模拟仿真,使其达到

6、设计要求；根据所设计的宽长比用L-Edit软件进行版图设计，从版图中提取T-Spice文件；根据版图中提取的参数利用T-Spice软件进行仿真，仿真结果与0RCAD仿真结果进行比较，不满足设计指标，则修改版图，再提取参数，做仿真比较，使其结果满足所设计要求。第二章基础知识介绍2.1集成电路简介集成电路(integratedcircuit),—种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需

7、电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，这样，整个电路的体积大大缩小，且引出线和焊接点的数FI也大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。2.2CMOS运算放大器从运

8、放的模型出发來分析理想运放和实际的运放的差别，探讨了测量运算放大器的各种性能指标，然后，介绍一下当今比较常见的放大器的结构。2.2.1理想运放的模型运算放大器的符号如图一，理想运算U、放大器的理想参数为：(1)差模信号的开环电压增益为无穷大，即Av二a;(2)差动输入电阻为无