审核通过的电路的设计与仿真集成电路毕业论文.doc

审核通过的电路的设计与仿真集成电路毕业论文 目录 摘要 I Abstract II 第一章 绪论 1 1.1课题背景及意义 1 1.2 反馈 2 1.2.1 反馈的基本概念 2 1.3 反馈在运放中的应用 3 第二章 放大电路中的反馈 5 2.1 运算放大器中的反馈 5 2.1.1 四种组态负反馈放大电路 5 2.1.2 反馈组态的判断 7 2.2 反馈对放大电路性能的影响 10 2.2.1 稳定放大倍数 10 2.2.2 改变输入电阻和输出电阻 11 2.2.3 展宽频带 14 2.2.4 减小非线性失真 15 2.3 共模反馈电路及源跟随器 15 2.3.1 共模反馈电路定义 16 2.3.2 共模反馈电路的组成 17 2.2.3 源跟随器的定义与作用 17 第三章 采用源跟随器的共模反馈电路的设计与仿真 19 3.1 电路结构及参数 19 3.1.1 电路结构 19 3.1.2 共模检测电路原理 20 3.1.3 计算电路参数 21 3.2 仿真结果 26 第四章 共模反馈电路的版图设计 30 4.1 版图设计 30 4.2 版图验证 31 4.2.1 主电路版图 31 4.2.2 偏置电路版图 33 结论 35 参考文献 36 附录一 38 附录二 40 附录三 42 附录四 44 附录五 46 致谢 48 第一章 绪论 1.1课题背景及意义 随着半导体技术的发展，全差分运放相对于单端输出运放输出摆幅较大的优点就变得更加明显对共模噪声和高阶的谐波失真也有更好的抑制作用,在输出摆幅、输出动态范围、电源抑制比（PSRR）和应用的灵活性上有很大的优势，伴随着这些优点，也带来一些挑战。对电路设计者而言，很重要的是共模反馈（CMFB）电路的设计。三极管是温度敏感的器件，温度变化后，静态工作点、结电阻和放大性能皆会发生改变。在高增益的全差分放大器中，输出的共模电压对器件特性和（Mismatching）非常敏感，差分信号的负反馈并不能够稳定直流工作点共模反馈电路能够精确设置输出的共模电压值平衡了在一个理想的共模电压点上两个差分输出级全差分运放需要共模反馈电路来稳定直流工作点。 系统对共模反馈电路的要求是：要有足够大的回路增益和足够的相位裕度。在二级运放中，人们为了达到这个要求，采用了多种复杂的结构。直接接到高阻抗的输出点，会严重的降低增益,导致电路性能大幅度下降。带有源跟随器的C共模反馈电路在稳定差分放大器的直流工作点的同时又不降低电路增益，放大器带有源跟随器的C共模反馈电路CMOS共模反馈电路带有源跟随器的C共模反馈电路, 它在稳定电路直流工作点的同时, 能有效提高电路的输出摆幅从而满足更高的参数要求。 1.2 反馈 反馈现象无处不在，它在人类进步、社会发展和技术创新中起着不可或缺的重要作用。反馈是控制论中最基本的概念，也是对付复杂系统的一条基本的系统学原理。在控制系统中，反馈的主要作用是对付系统中存在的内部和外部不确定性。反馈的有效利用常常对工程技术领域的发展产生重大影响。在控制论中，两个基本的问题是：如何有效利用反馈？反馈的能力究竟有多大？下面将简述对反馈作用的定性认识，及反馈的种类。  1.2.1 反馈的基本概念 凡是将放大电路（或某个系统） 输出端的信号( 电压或电流) 的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路,用来影响输入量（放大电路的输入电压或输入电流） 的措施称为反馈[3]。 按照反馈放大电路各部分电路的主要功能将其分为基本放大电路和反馈网络两部分，如图2-1所示。前者主要功能是放大输入信号，后者主要功能是传输反馈信号。基本放大电路的输入信号称为净输入量，它不但决定于输入信号（输入量），还与反馈信号（反馈量）有关。 图1-1 反馈网络 一、正反馈与负反馈 根据反馈的效果可以区分反馈的极性，使放大点净输入量增大的反馈称为正反馈，使放大电路净输入量减小的反馈称为负反馈。由于反馈的结果影响净输入量，因而必然影像输出量。所以，根据输出量的变化也可以区分反馈的极性，反馈的结果使输出量的变化增大的为正反馈，使输出量变化减小的是负反馈。 在各种放大电路中广泛地采用负反馈, 目的在于改善放大器各方面的性能, 即提高放大倍数的稳定性、减小非线性失真和抑制干扰、扩展频带、改变输入电阻和输出电阻。而正反馈多用于振荡电路中。 二、电压反馈与电流反馈 根据反馈信号所取自的输出信号的不同, 可分为电流反馈和电压反馈, 电压反馈的放大电路具有稳定输出电压的作用, 即有恒压输出的特性, 使之接近一个恒压源; 电流反馈的放大电路具有稳定输出电流的作用, 即有恒流输出的特性, 使之接近一个恒流源。 三、直流反馈与交流反馈 如果反馈量只含直流量，则称为直流反馈，如果反馈量只含有较流量，则称为交流反馈。或者说，仅在直流通路存在的反馈称为直流