cmos集成电路电阻的应用探析

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1、·58·科技论坛CMOS集成电路电阻的应用探析刘任翔王杨权徐浙磊徐闯(沈阳理工大学，辽宁沈阳110000)摘要：阐述了CMOS集成电路电路的性能及特点，并分析了其在实际中的应用。关键词：CMOS集成电路；电阻；应用在集成电路的设计中，电阻器不是主要的器件，却是必不可少电路中经常使用有源电阻器。的。如果设计不当，会对整个电路有很大的影响，并且会使芯片的面2．2MOS管电阻积很大，从而增加成本。电阻在集成电路中有极其重要的作用。他直MOS管为三端器件，适当连接这三个端，MOS管就变成两端的接关系到芯片的性能与面积及其成本。讨论了集

2、成电路设计中多晶有源电阻。这种电阻器主要原理是利用晶体管在一定偏置下的等效硅条电阻、MOS管电阻和电容电阻等3种电阻器的实现方法。电阻。可以代替多晶硅或扩散电阻，以提供直流电压降，或在小范围目前，在设计中使用的主要有3种电阻器：多晶硅、MOS管以及内呈线性的小信号交流电阻。在大多数的情况下，获得小信号电阻电容电阻。在设计中，要根据需要灵活运用这3种电阻，使芯片的设所需要的面积比直线性重要得多。一个MOS器件就是一个模拟电计达到最优。阻，与等价的多晶硅或跨三电阻相比，其尺寸要小得多。简单地把n1CMOS集成电路的性能及特点沟道或

3、P沟道增强性MOS管的栅极接到漏极上就得到了类似MOS1．1功耗低。CMOS集成电路采用场效应管，且都是互补结构，晶体管的有源电阻。对于n沟道器件，应该尽可能地把源极接到最工作时两个串联的场效应管总是处于一个管导通，另一个管截止的负的电源电压上，这样可以消除衬底的影响。同样P沟道器件源极状态，电路静态功耗理论上为零。实际上，由于存在漏电流，CMOS应该接到最正的电源电压上。此时，VGS=VDS。MOS晶体管偏置在电路尚有微量静态功耗。单个门电路的功耗典型值仅为20mW，动线性区工作，有源电阻跨导曲线ID—VGS的大信号特性。这

4、一曲线态功耗(在1MHz工作频率时)也仅为几mW。对n沟道、P沟道增强型器件都适用。可以看出，电阻为非线性的。1．2工作电压范围宽。CMOS集成电路供电简单，供电电源体积但是在实际中，由于信号摆动的幅度很小，所以实际上这种电阻可小，基本上不需稳压。国产CC4000系列的集成电路，可在3-18V电以很好地工作。其中：K=0COX。可以看出，如果VDS<压下正常工作。fVGS—VT)，则ID与VDS之间关系为直线性(假定VGS与VDS无1．3逻辑摆幅大。CMOS集成电路的逻辑高电平⋯1’、逻辑低电关，由此产生一个等效电阻R=KL／

5、W，K=I／[tx0COX(VGS—VT)]，I．z0平⋯0’分别接近于电源高电位VDD及电影低电位VSS。当为载流子的表面迁移率，COX为栅沟电容密度；K值通常在1000—VDD=15V，VSS=0V时，输出逻辑摆幅近似15V。因此，CMOS集成电3000。实验证明，在VDS<0．5(VGS—VT)时，近似情况是十分良好的。路的电压电压利用系数在各类集成电路中指标是较高的。虽然可以改进电阻率的线性，但是牺牲了面积增加了复杂度。1．4抗干扰能力强。CMOS集成电路的电压噪声容限的典型值在设计中有时要用到交流电阻，这时其直流电流

6、应为零。所示为电源电压的45％，保证值为电源电压的30％。随着电源电压的增的有源电阻不能满足此条件，因为这时要求其阻值为无穷大。显然加，噪声容限电压的绝对值将成比例增加。对于VDD=15V的供电这是不可能的。这时可以利用MOS管的开关特性来实现。电压(当VSS=0V时)，电路将有7v左右的噪声容限。3电容电阻1．5输入阻抗高。CMOS集成电路的输入端一般都是由保护二交流电阻还可以采用开关和电容器来实现。经验表明，如果时极管和串联电阻构成的保护网络，故比一般场效应管的输入电阻稍钟频率足够高，开关和电容的组合就可以当作电阻来使用。

7、其阻值小，但在正常工作电压范围内，这些保护二极管均处于反向偏置状取决于时钟频率和电容值。态，直流输入阻抗取决于这些二极管的泄露电流，通常情况下，等效在特定的条件下，按照采样系统理论，在周期内的变化可忽略输入阻抗高达1031011n，因此CMOS集成电路几乎不消耗驱动不计。电路的功率。其中，fc=lit是信号中1和2的频率。这种方法可以在面积1．6温度稳定性能好。由于CMOS集成电路的功耗很低，内部很小的硅片上得到很大的电阻。例如，设电容器为多晶硅多晶硅型，发热量少，而且，CMOS电路线路结构和电气参数都具有对称性，在时钟频率1

8、00kHz，要求实现1Mn的电阻，求其面积。可知电容为温度环境发生变化时，某些参数能起到自动补偿作用，因而CMOS10pF。假设单位面积的电容为0．2pF／mil，则面积为50mil。如果用集成电路的温度特性非常好。一般陶瓷金属封装的电路，工作温度多晶硅，取最大可能值100Q