CMOS多用途多级运算跨导放大器的设计第3组.docVIP

重庆大学论文 学 生：指导教师：院 系：专业： 重庆大学 年 摘要 本次课程设计要求设计一个CMOS三级运算跨导放大器，所谓运算跨导放大器就是将电压转换成电流的放大器。三级设计可以根据不同的使用要求，通过开关的开和闭，选择单级、两级和三级组成放大器，已获得不同的增益和带宽。为保证放大器的稳定性，选做单击放大时，需要进行米勒补偿，做两级放大时，要进行级间补偿。 根据已知参数和电路图，通过ORCAD仿真求出电路中各MOS管的宽长比，再根据得到的宽长比使用Tanner画出版图，最后用T-Spice软件仿真。 关键词：运算跨导放大器 NMOS/PMOS ORCAD 宽长比 Tanner L-Edit 版图绘制T-Spice软件仿真 功耗  目录 摘要 I 一 引言 1 二 运算放大器介绍 2 2.1运算放大器的工作原理 2 2.2运算放大器的主要参数 3 2.3运算放大器的类型 5 三 CMOS三级运算跨导放大器的设计 6 3.1电子电路CAD介绍 7 3.2第一级电路的设计 7 3.3中间级电路的设计 8 3.4第三级电路的设计 9 四 元器件的绘制和版图设计 10 4.1工艺设置 10 4.2晶体管的设计与绘制 11 4.2.1 PMOS晶体管的设计 11 4.2.2 NMOS晶体管的设计 11 4.2.3晶体管的合并画法 12 4.2.4特殊晶体管的优化处理 12 4.3电容的绘制 13 4.4压焊点的绘制 14 4.5保护环的绘制 15 4.6匹配规则 15 五 版图布局与布线 15 5.1版图布局 15 5.2布局微调 15 5.3布线 16 5.4生成版图雏形 16 5.5检查及T-Spice文件提取 16 5.6本次设计版图 16 六 T-Spice仿真及结论 17 6.1 T-Spice文件的检查与修正 17 6.2 T-Spice仿真的参数设置 17 6.3本次设计仿真波形 17 6.3.1开环增益和单位增益带宽 17 6.3.2相位裕度 18 6.3.3功耗 18 七 结论 19 参考文献 20 附录 21  一 引言 随着微电子技术的发展，混合信号集成电路得到了广泛应用。集成电路已发展到系统级芯片(SOC)阶段。特别是随着CMOS工艺的进步，CMOS电路所具有的低成本、低功耗以及高速度等特点，使集成电路的应用、理论和技术发生了深刻的变化。另外随着CMOS模拟电路设计的不断进步，CMOS技术不仅是实现SOC的最好选择，而且是实现模拟集成电路的有效方法。近年来，基于CMOS技术的低压、低功耗便携式产品在人们日常生活中的应用越来越广泛。在低电源电压条件下，需要增大运放输入／输出信号的动态范围，实现轨对轨输出，即供电电源电压和地(或另一电源电压)之间的输入共模范围和输出摆幅。对于轨对轨运放，输入级中跨导会发生变化，这将会引起信号的失真、环路增益的变化等。所以，必须使输入级跨导在整个共模输入范围内保持恒定。运算放大器可以置于传感器信号源与模数转换器之间，将两者连接在一起，负责处理来自接收器信号路径的信号；也可置于数模转换器与模拟输出之间，将两者连接在一起，负责驱动发送器信号路径的信号无论是接收还是发送信号，运算放大器主要负责处理模拟信号，以便将模拟信号的重要信息传送至下一环节作进一步处理。换言之，置于输入路径的运算放大器负责为模数转换器提供经过处理的输入信号，而置于输出路径的运算放大器则负责为发送器提供经过数模转换器处理的输出信号。这个处理过程并不简单，因为系统采用的传感器、模数转换器、数模转换器及发送器都各不相同，为它们提供信号的信号源必须在电子特性方面能够满足它们的特殊要求，才可以充分发挥其性能。 二 运算放大器 运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。运算放大器的工作原理运放如图有两个输入端a（反相输入端），b(同相输入端)和一个输出端o。也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端。当电压U-加在a端和公共端(公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参考结点。)之间，且其实际方向从a 端 图2.1 高于公共端时，输出电压U实际方向则自公共端指向o端，即两者的方向正好相反。当输入电压U+加在b端和公共端之间，U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同。为了区别起见，a端和b 端分别用-和+号标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。反转放