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1、浙大微电子,1,第三讲模拟IC及其模块设计,浙大微电子韩 雁2010.3,浙大微电子,2,内容,模拟IC设计需要具备的条件模拟IC设计受非理想因素的影响带隙基准源的设计运算放大器的设计电压比较器的设计过温保护电路的设计欠压保护电路的设计,浙大微电子,3,1、模拟IC设计需要具备的条件,电路设计软件及模型电路图绘制电路仿真（验证）SPICE MODEL（工艺）版图设计软件及验证文件版图绘制设计规则检查（DRC）版图-电路图一致性检查（LVS）后仿真寄生参数提取（Extract）,浙大微电子,4,DRC验证文件(Design Rule Check),ivIf(switch(drc?)then；条件
2、转移语句，选择是否运行drcivIf(switch(checkTechFile)then checkAllLayers()；N阱规则检查ivIf(switch(nwell)|switch(all)then；条件转移语句，选择是否检查N阱drc(nwell width 4.8 1.a:Minimum nwell width=4.8)；检查N阱宽度是否小于4.8umdrc(nwell sep 1.8 1.b:Minimum nwell to nwell spacing=1.8)；检查N阱之间的最小间距是否小于1.8umdrc(nwell ndiff enc 0.6 1.c:nwell enclos
3、ure ndiff=0.6)；检查N阱过覆盖N扩散区是否大于0.6umdrc(nwell pdiff enc 1.8 1.d:nwell enclosure pdiff=1.8)；检查N阱过覆盖N扩散区是否大于1.8umsaveDerived(geomAndNot(pgate nwell)1.e:p mos device must in nwell)；检查pmos是否在N阱内,浙大微电子,5,LVS验证文件(Layout Versus Sch.),lvsRules(procedure(compareMOS(layPlist,schPlist)；比较MOS管的属性prog()if(layPlis
4、t-w!=nil&schPlist-w!=nil then if(layPlist-w!=schPlist-w then sprintf(errorW,Gate width mismatch:%gu layout to%gu schematic,float(layPlist-w),float(schPlist-w)return(errorW)if(layPlist-l!=nil&schPlist-l!=nil then if(layPlist-l!=schPlist-then sprintf(errorL,Gate length mismatch:%gu layout to%gu schema
5、tic,float(layPlist-l),float(schPlist-l)return(errorL)return(nil),浙大微电子,6,Extract（寄生）器件、参数提取文件,drcExtractRules(ivIf(switch(extract?)then；定义识别层 ngate=geomAnd(ndiff poly)pgate=geomAnd(pdiff poly)；提取器件extractDevice(pgate poly(G)psd(S D)pmos ivpcell)extractDevice(ngate poly(G)nsd(S D)nmos ivpcell),浙大微电子,
6、7,2、模拟IC设计受非理想因素的影响（1）,PVT(制造工艺、工作电压、环境温度)P(制造工艺)tt ff ss sf fs 五个工艺角V(工作电压)偏差士10%T(环境温度)民品（0-75C）工业用品（-25-85C）军品（-55-125C）,N+N+,P,浙大微电子,8,模拟IC设计受非理想因素的影响（2）,寄生电感电容电阻的影响互感连线电阻结电容、连线电容（线间、对地）,浙大微电子,9,3、带隙基准源的设计,令：,推导公式如下：,浙大微电子,10,带隙基准源温度特性,浙大微电子,11,带隙基准源输出与电源电压关系,浙大微电子,12,带隙基准源电源抑制比,浙大微电子,13,4、运算放大器
7、的设计(差模输入输出),两级放大，共源共栅输入，共模反馈，Miller电容零极点补偿,浙大微电子,14,带有共模反馈的运算放大器,两级放大，共源共栅输入，共模反馈，Miller电容零极点补偿,浙大微电子,15,运放的单位增益带宽与相位裕度,浙大微电子,16,5、电压比较器的设计,要求有较高的灵敏度。通常把比较器能有效比较的最低电平值定义为灵敏度。要求有较高的响应速度。一般比较器的响应时间和它的转换速率及增益带宽有关。要求有良好的稳定性。要求有良好的工艺兼容性。,浙大微电子,17,比较器的性能参数有：,灵敏度输入失调电压输入共模范围输入偏置电流输出驱动电流输出电压电源电压静态电流输出上升时间，输
8、出下降时间，输出延迟时间芯片面积,浙大微电子,18,比较器及脉宽调制（PWM）原理,当输出电平Vo为高电平时,可判定(V i-Vref)0;当输出电平Vo为低电平时,可判定(V i-Vref)0。,浙大微电子,19,PWM电路,浙大微电子,20,6、过温保护电路的设计,85对应的Q1的BE结导通电压为0.53V125对应的Q1的BE结导通电压为0.45V,0.45V0.53V,VBQ1=I1(R1+R2/RQ2)=0.45VVBQ1=I1(R1+R2)=0.53V,低温-Q2 导通高温-Q2 截止,浙大微电子,21,7、欠压保护电路的设计,当电路初启时，Vc增大，当Vc=5.7V时，Va大于基准电压，使比较器C2 输出低电平。Vb也大于基准电压，使比较器C1 输出高电平。经RS触发器等逻辑电路后输出高电平。电路进入正常工作状态。,电路一旦进入正常工作状态，将应该允许工作电压有一个适当的波动范围4.7-5.7V.,但当Vc降低时，欠压保护应起作用。当Vc低于设定下限4.7V时，Vb小于基准电压。Va也小于基准电压，那么C2输出为高电平，C1输出为低电平。这时，RS触发器等逻辑电路输出低电平，关断内部供电电路以及输出电路，起到欠压保护作用。,浙大微电子,22,Thanks！,
