CMOS模拟集成电路设计与仿真

1、电子科技大学微电子与固体电子学院标 准 实 验 报 告（实验）课程名称 模拟集成电路原理 电子科技大学教务处制表电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名： 学 号： 指导教师：实验地点：211-606 实验时间：2011-06-10一、实验室名称：微电子技术实验室二、实验项目名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真三、实验学时：4四、实验原理2.1 IC设计与制造的主要流程根据用途要求，确定系统总体方案电路设计与仿真根据电路的指标和工作条件，确定电路结构与类型，然后通过模拟计算，决定电路中各器件的参数（包括电参数、几何参数等），EDA软件进行模拟仿真。工艺设计根据电路特点选择适当的工艺，再按电

2、路中各器件的参数要求，确定满足这些参数的工艺参数、工艺流程和工艺条件。版图设计按电路设计和确定的工艺流程，把电路中有源器件、阻容元件及互连以一定的规则布置在硅片上，绘制出相互套合的版图，以供制作各次光刻掩模版用。生成PG带制作掩模版工艺流片测试，划片封装2.2 基于Cadence 平台的电路设计与仿真2.2.1 Cadence 环境的调入 1、在 UNIX 操作系统的Terminal窗口下 cd user/userxxx/ Project icms& 或icfb& 2、 出现CIW(command Interpreter window)命令解释画面3、点选在CIW窗口的上面工具列ToolsLi

3、brary Manager，会出现LM窗口LM(Library Manager)2.2.2 建立新的Library1. 点选LM窗口上面的工具列FileNewLibrary2. 会产生New Library画面3. 出现Load Technology File窗口，添加工艺文件选择Attach to an existing techfile点选上面的OK。在弹出的对话框中，Technology Library选择为umc18。2.2.3 建立Cell View1、 建立Schematic view：先点选要LM窗口预定的library，再点选LM窗口的FileNewCell view，按OK之

4、后，即可建立Schematic View2、若Schematic View已存在，在LM窗口用鼠标左键点选Library的OpAmp再点选cell的opa再连续点选view的schematic两次，或是用右键open,即可开启schematic窗口。3、点选Schematic窗口上面的指令集AddInstance，出现Add Instance窗口再点选Add Instance窗口的Browser，选择analoglib中常用的组件常用组件analoglib PMOS pmos4 NMOS nmos4 电容 cap 正电压Vdc 正弦电压 Vsin直流电源 Idc 接地 Gnd 选完所需的组件之

5、后, 利用narrow wire 将之线路接起来.完整的电路拓扑结构。 点选 nmos 再选 properties (按 q 键 ) , 标明 model name ,width ,length, 同理 for pmos，Model name 是以width,length 来决定用那一个model , 可由models目录下的README 中得知,比如L=1um W=1um for nmos和 pmos 经查阅可用 (ng, pg) 等等. 最后 Design Check and Save , 若有error 则schematic view 上有闪动 ,此时可选 Check Find Mark

6、er 来看 error 的原因.2.2.4 由Schematic产生symbol1. 打开Schematic view2. 点选Schematic窗口上面指令集的DesignCreate cellviewFrom cellview3. 点选 partName 按 q 键 出现 properties 的对话盒把partName，依电路的特性改成所要的name 比如 opa 等4.可用 ADD shape内的各种形状来修饰这symbol的外观.5.完成之后, Check-Cross View check, 然后 Design save6. 按照以上步骤来产生的symbol必须注意的若更改 sche

7、matic 的input, output label, 且必须更改其 symbol的input, output label, 不然会发生闪动的error2.2.5 仿真环境Affirma Analog Circuit design Environment的调用1、 主菜单中点击 Affirma Analog Circuit design Environment2、 加载model文件。在主菜单中点选SetupModel Libraries，在Model Library Setup对话框中，找到相应的lib文件，选择Add，再选择OK。3、 DC分析设置在主菜单中，选择SimulationNet

8、list and Run，进行仿真。4、 瞬态分析Trans参数设置5、 交流分析（AC）2.3 参数调试与优化设计 对照设计指标要求，根据仿真结果的情况，对工作点设定、偏置电流、器件宽长比及负载大小等进行调试，以达到预定的性能指标五、实验目的本实验是基于微电子技术应用背景和模拟集成电路原理课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。其目的在于： 根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路设计，掌握基本的IC设计技巧。 学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行电路的模拟仿真。六、实验内容1、 UNIX操作系统常用命令的使用，Cadence EDA仿

9、真环境的调用。2、 设计一个运算放大器电路，要求其增益大于40dB, 相位裕度大于60，功耗小于10mW。3、根据设计指标要求，选取、确定适合的电路结构，并进行计算分析。4、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析、建立时间小信号特性和压摆率大信号分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。5、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。6、整理仿真数据与曲线图表，撰写并提交实验报告。七、实验仪器设备（1）工作站或微机终端 一台（2）局域网（3）EDA仿真软件 1套八、实验步骤1、根据实验指导书熟悉UNIX操作系统常用命令的使用，掌握Cadence EDA仿

10、真环境的调用。2、根据设计指标要求，设计出如下图所示的电路结构。并进行计算分析，确定其中各器件的参数。3、 电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。 1、电源电压设置： 2、输入信号设置： 3、建立时间测试信号设置： 4、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。9、 实验数据及结果分析：实验得到相位裕度为34度 单位增益带宽为160MHz 放大倍数55dB1、 通过本次实验掌握了UNIX操作系统常用命令的使用，Cadence EDA仿真环境的调用。达到了实验目的。2、 根据设计指标要求，设计出一种运算放大器，并进行了参数优化，最终指标满足要求。十、实验结论：通过这次实验，学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，完成了运算放大器集成电路的设计，并进行了优化仿真，其难点是电路结构设计和参数