模擬IC模塊相關設計

1、模擬IC模塊相關設計內(nèi)容IC制造工藝及模擬IC工藝流程模擬IC設計需要具備的條件模擬IC設計受非理想因素的影響帶隙基準源的設計運算放大器的設計電壓比較器的設計壓控振蕩器的設計過溫保護電路的設計欠壓保護電路的設計9/23/20222模擬IC模塊相關設計內(nèi)容IC制造工藝及模擬IC工藝流程模擬IC設計需要具備的條件模擬IC設計受非理想因素的影響帶隙基準源的設計運算放大器的設計電壓比較器的設計壓控振蕩器的設計過溫保護電路的設計欠壓保護電路的設計9/23/20223模擬IC模塊相關設計1、IC制造工藝及模擬IC工藝流程IC制造工藝數(shù)字IC電路（ CMOS工藝）模擬IC電路（Bipolar工藝、CMOS工

2、藝）數(shù)?；旌闲盘朓C電路（ CMOS、BiCMOS工藝）功率IC電路（ BCD工藝，SOI工藝）ASIC制造常用工藝（um）標準CMOS工藝 (0.5, 0.35, 0.18, 0.13, 65nm)9/23/20224模擬IC模塊相關設計Bipolar / CMOS / DMOS / SOI 工藝 CMOS DMOS SOIBipolar9/23/20225模擬IC模塊相關設計1、IC制造的基本工藝流程1、P阱 (或N阱)2、有源區(qū) (制作MOS晶體管的區(qū)域)3、N-場注入 ( 調(diào)整P型MOS管場區(qū)的雜質(zhì)濃度,減小寄生效應 )4、P-場注入 ( 調(diào)整N型MOS管場區(qū)的雜質(zhì)濃度,減小寄生效應

3、)5、多晶硅柵 ( MOS管的柵極或稱門極 )6、N+注入 ( 形成N型MOS管的源漏區(qū) )7、P+注入 ( 形成P型MOS管的源漏區(qū) )8、引線孔 ( 金屬鋁與硅片的接觸孔 )9、一鋁 ( 第一層金屬連線 )10、通孔 ( 兩層金屬鋁線之間的接觸孔 )11、二鋁 ( 第二層金屬連線 )12、壓焊塊 ( 輸入、輸出引線壓焊盤 )9/23/20226模擬IC模塊相關設計2、模擬IC設計需要具備的條件 電路設計軟件及模型電路圖繪制軟件 （Schematic Capture）電路仿真驗證 軟件（SPICE）器件工藝模型（SPICE MODEL）*9/23/20227模擬IC模塊相關設計某IC制造公司

4、提供的SPICE Model （NMOS ）*NMOS ( NML7 ).MODEL &1 NMOS LEVEL=1 KP=1.8E-5 TOX=7E-8 LD=1.0E-6 XJ=1.0E-6 UO=320 & GAMMA=0.83 PMI=0.695 RD=27 RS=27 & CBD=7.8E-14 CBS=7.8E-14 PB=0.74 CGSO=5.9E-10 CGDO=5.9E-10 & *END9/23/20228模擬IC模塊相關設計模擬IC設計需要具備的條件（續(xù)） 版圖設計軟件及驗證文件版圖繪制軟件(Virtuso)設計規(guī)則檢查軟件(DRC)版圖-電路圖一致性檢查(LVS)寄生

5、參數(shù)提取軟件(Extracter)后三項軟件需要的規(guī)則文件*GND9/23/20229模擬IC模塊相關設計所需DRC規(guī)則文件(Design Rule Check)ivIf(switch(drc?) then ；條件轉(zhuǎn)移語句，選擇是否運行drcdrc(nwell width 4.8 1.a: Min nwell width =4.8) ；檢查N阱寬度是否小于drc(nwell sep 1.8 1.b: Min nwell to nwell spacing =1.8) ；檢查N阱之間的最小間距是否小于drc(nwell ndiff enc 0.6 1.c:nwell enclosure ndiff

6、 =0.6 )；檢查N阱過覆蓋N擴散區(qū)是否大于drc(nwell pdiff enc 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 != sc

7、hPlist-l then sprintf( errorL, Gate length mismatch: %gu layout to %gu schematic, float( layPlist-l ),float(schPlist-l) ) return( errorL ) ) ) return( nil ) ) ) 9/23/202211模擬IC模塊相關設計所需 Extract（寄生）器件、參數(shù)提取文件drcExtractRules(ivIf( switch( extract? ) then；定義識別層 ngate=geomAnd(ndiff poly) pgate=geomAnd(pdi

8、ff poly)；提取器件extractDevice( pgate poly(G) psd(S D) pmos ivpcell )extractDevice( ngate poly(G) nsd(S D) nmos ivpcell)9/23/202212模擬IC模塊相關設計3、模擬IC設計受非理想因素的影響（1） PVT 的影響P (制造工藝)tt ff ss sf fs 五個工藝角V (工作電壓)偏差士10%T (環(huán)境溫度)民品（0 - 75C）工業(yè)用品（-40 - 85C）軍品（-55 - 125C） 以上所有的情況都要進行仿真！N+ N+ Pfss NMOS fPMOStt fffs s

9、s sf9/23/202213模擬IC模塊相關設計模擬IC設計受非理想因素的影響（2）寄生電感電容電阻的影響連線寄生電阻互感結(jié)電容、連線電容（線間、對地）9/23/202214模擬IC模塊相關設計高性能模擬IC設計需要的步驟 后仿真（所有的PVT都要仿）版圖設計完成 及 寄生參數(shù)提取后的電路仿真對電路的頻率特性有影響對需要精細偏置的電路有影響GND9/23/202215模擬IC模塊相關設計內(nèi)容模擬IC制造的工藝流程模擬IC設計需要具備的條件模擬IC設計受非理想因素的影響帶隙基準源的設計運算放大器的設計電壓比較器的設計壓控振蕩器的設計過溫保護電路的設計欠壓保護電路的設計9/23/202216模擬

10、IC模塊相關設計4、帶隙基準源的設計 推導公式如下： 令：I1 = I2 = I39/23/202217模擬IC模塊相關設計帶隙基準源溫度特性 9/23/202218模擬IC模塊相關設計帶隙基準源輸出與電源電壓關系 9/23/202219模擬IC模塊相關設計帶隙基準源電源抑制比 9/23/202220模擬IC模塊相關設計5、運算放大器的設計(差模輸入輸出)9/23/202221模擬IC模塊相關設計帶有共模反饋的運算放大器兩級放大，共源共柵輸入 ，共模反饋，Miller電容零極點補償9/23/202222模擬IC模塊相關設計運放的直流增益、單位增益帶寬與相位裕度9/23/202223模擬IC模塊

11、相關設計6、電壓比較器的設計要求有較高的靈敏度。通常把比較器能有效比較的最低電平值定義為靈敏度。要求有較高的響應速度。比較信號到位到比較結(jié)果輸出的時間定義為響應時間，它和轉(zhuǎn)換速率及增益帶寬有關。要求有良好的穩(wěn)定性（參數(shù)一致性）。受工藝漲落影響要?。恳慌拇坞x散性要?。?/23/202224模擬IC模塊相關設計比較器的性能參數(shù)靈敏度輸入失調(diào)電壓輸入共模范圍輸入偏置電流輸出驅(qū)動電流輸出電壓工作電壓靜態(tài)電流（功耗）輸出上升時間，輸出下降時間，輸出延遲時間芯片面積指標實例：100nS delay with 5mV overdrive Vr （1） （R2+R3）/ (R1+R2+R3) Vr （2）

12、即（R2+R3）/ (R1+R2+R3) Vr 5.7 R3 / (R1+R2+R3) （3）亦即 （R2+R3） 5.7 R3得 4.7R2 R3 （ 或 ） （4）若令： R2 = R1= 1K, R3 = 5K, 則（3）式變?yōu)椋海?.7 * 6）/ 7 Vr （5.7 * 5）/ 7即 （V），取 9/23/202231模擬IC模塊相關設計產(chǎn)品設計時的實際考慮考慮到Vr的精度控制難度及會帶來的穩(wěn)定性問題，設計應留有充分的裕量。嘗試著將R3取大。Vr不可能取Vc及以上；考慮到Vc可以工作在4.7V+，所以Vr應在4.7 V以下。令R1=R2=1K, R3=10K, 則（3）式變?yōu)椋?.7

13、 * 11）/ 12 Vr （5.7 * 10）/ 12即：（V）， 取 9/23/202232模擬IC模塊相關設計作業(yè)布置FSK功能模塊設計實現(xiàn)：輸入一個564KHz的方波作為鍵控信號，當鍵控信號為1時，模塊產(chǎn)生并輸出左右的信號(*8)當鍵控信號為0時，模塊產(chǎn)生并輸出左右的信號(*7)用模擬電路的方法實現(xiàn)（MOS管級，不是模塊級）2.電路圖設計（手工繪制，用Schametic Editing 輸入電腦）3.仿真驗證（Spectre）4.全定制版圖設計（Layout Editing）用數(shù)字電路的方法實現(xiàn)代碼編寫(手工編寫，用文本編輯器輸入電腦)及仿真6.邏輯綜合(時序是否滿足，上升下降延時情況。Modelsim)7.自動布局布線的版圖設計（Astro）9/23/202233模擬IC模塊相關設計PDP數(shù)字電視顯示器驅(qū)動芯片模擬IC模塊相關設計 333整體電路圖高壓輸出高低壓轉(zhuǎn)換移位鎖存9/23/202235模擬IC模塊相關設計高壓輸出電路部分9/23/20