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集成电路课程设计之运算放大器设计实现讲解VIP专享VIP免费

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HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书(论文)课程名称:集成电路课程设计设计题目:二阶带密勒补偿的运算放大器的IC设计与实现院系:微电子科学与技术系班级:设计者:学号:指导教师:设计时间:哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名:院(系):航天学院微电子科学与技术系专业:电子信息科学与技术班号:11121201班任务起至日期:2014年9月9日至2014年9月26日课程设计题目:二阶密勒带补偿的运算放大器的IC设计与实现已知技术参数和设计要求:第一部分电路设计与模拟设计一个运算放大器。·确定电路结构;·设计电路中各器件尺寸以达到设计参数要求;·采用Hspice或Spectre对电路进行直流、交流、瞬态等仿真,并对以下放大器相关特性进行仿真,例如:开环增益的幅频和相频响应、CMRR、PSRR、共模输入范围、输出电压摆幅、压摆率(slewrate)、建立时间、噪声、功耗等。第二部分版图设计与验证·掌握所给CMOS集成电路工艺规则,进行版图设计;·根据CMOS集成电路工艺规则文件,对版图进行DRC验证;·完成版图与电路的一致性检查(LVS验证);·完成版图的寄生参数提取(PEX)。基本要求:·学会电路原理图和版图编辑软件的使用;·学会电路模拟软件的使用;·掌握集成电路性能与电路结构和器件尺寸之间的关系,能够正确分析和设计电路;·掌握CMOS集成电路制造工艺基本流程及其所需的光刻掩膜版,以及每块光刻掩膜版的作用,能够识别集成电路版图;·掌握集成电路版图设计规则的含义以及消除或减小寄生效应的措施,能够正确设计集成电路版图;·学会版图设计规则检查(DRC)、电路与版图一致性检查(LVS)、版图参数提取(LPE/PEX)软件的使用。·要求学生设计实践结束后撰写实践报告,提供各个设计实践环节的结果。工作量:本课程设计在每位同学学习集成电路设计及版图EDA工具的使用的基础上,在备选参考题目中任选其一,完成电路设计及版图设计。熟悉开发环境、学习电路设计和版图设计EDA工具使用:10学时分析题目、确定设计方案:10学时设计、验证以及仿真分析、整理数据:20学时工作计划安排:2014.9.9--2014.9.10学习spectre等电路设计EDA工具软件,分析设计题目2014.9.11--2014.9.14设计电路,进行电路仿真和验证2014.9.15--2014.9.16学习virtuoso、calibre等版图设计EDA工具软件2014.9.17--2013.9.19根据所给的工艺规则进行版图设计,并整理数据2014.9.20开始撰写课程设计报告同组设计者及分工:指导教师签字___________________年月日教研室主任意见:教研室主任签字___________________年月日*注:此任务书由课程设计指导教师填写。一.功能描述设计如下图的放大器,负载电容CL=125fF。运算放大器指标制定:Av>9000V/V,VDD=3.3V,GB>25MHz,SR>30V/μs,60°相位裕度,ICMR=1.3-2.8V,Vout摆幅=0.5-3.0V,Pdiss≤1mW。基于cadence软件仿真环境,设计时MOS管参数取下列值:VTHN=0.645V,|VTHP|=0.867V,Kn’=110μA/V2,Kp’=50μA/V2,λn=0.04V-1,λp=0.05V-1(有效沟道长度为1μm时),λn=0.01V-1,λp=0.01V-1(有效沟道长度为2μm时),γ=0.4。二.电路设计1.参数设计Step1:根据相位裕度PM=60deg的要求,求Cc(假定ωz>10GB);考虑零点的影响,CC的选取:PM=60°时,GB处60180ccc21zppGBtgarGBtgarGBtgar令ωz=10GB时601801.0cc902tgarGBtgarp若PM>60°,ωp2>2.2GB,并由ωz=10GB2.210mIImIILCggCC由此可得:LCCC22.0,CL=125fF,取CC=80fF,由于实际需要取100fF。Step2:由已知的Cc并根据转换速率的要求(或功耗要求)选择SSI(5I)的范围;cCISR5,并考虑功耗问题VDD×(I5+I6)≤2mW,这里我们取I5=5μA。Step3:由计算得到的电流偏置值(I5/2),设计W3/L3(W4/L4)满足上ICMR(或输出摆幅)要求,即饱和区条件;极限情况下,即ICMR达最大4.5V时,M3,M4管的过驱动电压为:3,4ODDDTHnTHpVVICMRVVM3,M4均工作在饱和区:,3||INCMMAXDDGSTHNVVVV(VTHN=0.645V,VDD=3.3V)VSG3≤1.1V,取VSG3=1.06V,即3ODV=0.2V由此可得,M3,M4管的漏电流:2253(4)3,411/2()2022poxODpoxDDTHnTHpWWIICVCVICMRVVALL而233GS3TPI1/2(W/L)(V|V|)POXC233GS3TP(W/L)2/((...

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