毕业设计（论文）-全差分高增益、宽带宽CMOS运算跨导放大器的设计精选.doc

目 录 1 引言 1 2 软件介绍 3 3 运算放大器设计基础 5 3.1运放的主要性能指标 5 3.2运算放大器的基本结构 6 3.2.1全差分运放 6 3.2.2套筒式结构 7 3.2.3折叠式结构 8 4 系统总体设计 10 4.1电路设计的整体结构 10 4.2 主放大电路设计 11 4.3 偏置电路的设计 13 4.4 输出级的设计 13 4.5 共模反馈的设计 14 4.6 总体布局 15 5 仿真与分析 17 5.1运放直流与交流特性 17 5.2噪声特性分析 19 5.3电源抑制比 19 5.4设计指标 20 5.5放大器参数 21 6 版图设计与分析 22 6.1 L-Edit介绍 22 6.2版图设计规则 22 6.3基本器件版图设计 23 6.3.1 NMOS版图设计 23 6.3.2 电容电阻版图设计 24 6.4版图的总体设计 26 6.4.1主电路模块版图 26 6.4.2偏置模块版图 27 6.4.3输出模块版图 27 6.4.4整体模块版图 28 6.5 LVS版图比对 29 7 结论 31 谢 辞 32 参考文献 33 附录1 34 附录2 36 集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier）简称集成运放，是由多增益模拟集成电路增益高输入大输出低共模抑制比高失调与小，而且自从1964年美国仙童公司研制出第一个单片集成运算放大器μA702以来，集成运算放大器得到了广泛的应用目前已成为集成电路中品种和数量最多的一类。ntegrated Circuit)，中规模IC，大规模IC，超大规模IC和特大规模IC五个不同的阶段。随着运放种类的增多，集成电路的制造工艺也发展到了一个全新的阶段。基本的制造工艺有以下几种：单晶硅和多晶硅、氧化工艺、掺杂工艺、掩膜的制版工艺、光刻工艺和金属化工艺等[5]。目前的半导体集成电路产品种类日益丰富，电子科学技术的应用已经渗入到社会生活的各个领域，很大程度上影响和改善着人们的生活[6]。人们对性能的要求也越来越高，譬如A/D及D/A转换器、有源滤波器、锁相环电路、模拟乘法器和精密比较器等电路中均需要采用高增益宽带的集成运放同时随着多媒体和通讯技术的迅猛发展，高增益宽带运算放大器在蓝牙技术、高精、图像放大器、信号处理系统和等方面的应用越来越广泛由于运放的性能直接影响着整个电路的动态范围和高频领域的应用，因此研制具有良好性能的高增益宽带集成运放对满足低功耗、宽频带等通信技术及其它高速模拟信号处理应用有重要的实用价值Tanner EDA集成电路设计软件是由Tanner Research 公司开发的Windows平台功能十分强大，S-Edit，T-Spice，W-Edit，L-EditLVS，从电路设计、分析模拟到电路布局一应俱全。其中dit版图设计软件，该软件在国内的版图设计软件中具有很大的优势，也是设计者们争相追逐的简单易用版图设计软件之一。Tanner EDA中的各软件的主要功能如表2-1 所示。 表2-1 Tanner各软件主要功能 软件 功能 S-Edit 编辑电路图 T-Spice 电路分析与模拟 W-Edit 显示T-Spice模拟结果 L-Edit 编辑布局图、自动配置与绕线、设计规则检查、截面观察、电路转换 LVS 电路图与布局图结果对比 Tanner S –Edit中 编辑出来的。搭建完成之后根据已知公式与参数进行宽长比的修改，进行电路的性能优化，电路修改完毕之后将该电路图输出成SPICE文件。接下来用到了仿真模拟软件T-Spice，利用T-Spice输入相应命令，对电路图模拟并输出成SPICE文件，如果模拟结果有错误，回到S-Edit 检查电路图，如果T-Spice 模拟结果无误，则开始利用L-Edit 对电路进行版图的设计。用L-Edit 进行整体版图布局与连接，在版图设计中要使用DRC 功能做设计规则的检查，如果设计违反规则，说明版图设计中存在错误，需要返回L-Edit进行修改直到设计规则检查没有错误为止。然后将通过验证的版图转化成SPICE文件，再利用T-Spice模拟，模拟过程中如果存在错误，还需要对版图进行修改，知道输出结果和电路原理图仿真结果一样之后才算完成。最后利用LVS将电路图输出的SPICE文件与版图转化的SPICE文件进行对比，若对比结果不相等，则回去修正L-Edit或S-Edit的图。直到验证无误为止，这样软件的设计就算完成了。之后把版图生成的文件送到工厂，由工厂负责加工批量生产 [3]。 图2-1 Tanner设计流程图 3 运算放大器设计基础 3.1运放的主要性能指标 1. 直流增益 运算放大器的直流