集成电路设计习题答案69章

1、CH61芯片电容有几种实现结构？ 利用二极管和三极管的结电容； 叉指金属结构； 金属-绝缘体-金属（MIM）结构； 多晶硅/金属-绝缘体-多晶硅结构。2采用半导体材料实现电阻要注意哪些问题？精度、温度系数、寄生参数、尺寸、承受功耗以及匹配等方面问题3画出电阻的高频等效电路。4芯片电感有几种实现结构？(1)集总电感集总电感可以有下列两种形式: 匝线圈; 圆形、方形或其他螺旋形多匝线圈;(2)传输线电感5微波集成电路设计中，场效应晶体管的栅极常常通过一段传输线接偏置电压。试解释其作用。阻抗匹配6微带线传播TEM波的条件是什么？7在芯片上设计微带线时，如何考虑信号完整性问题?为了保证模型的精确度和信

2、号的完整性，需要对互连线的版图结构加以约束和进行规整。为了减少信号或电源引起的损耗以及为了减少芯片面积，大多数连线应该尽量短。应注意微带线的趋肤效应和寄生参数。在长信号线上，分布电阻电容带来延迟；而在微带线长距离并行或不同层导线交叉时，要考虑相互串扰问题。8列出共面波导的特点。CPW 的优点是： 工艺简单，费用低，因为所有接地线均在上表面而不需接触孔。 在相邻的CPW 之间有更好的屏蔽，因此有更高的集成度和更小的芯片尺寸。 比金属孔有更低的接地电感。 低的阻抗和速度色散。CPW 的缺点是： 衰减相对高一些，在50 GHz 时，CPW 的衰减是0.5 dB/mm； 由于厚的介质层，导热能力差，不

3、利于大功率放大器的实现。CH7 1. 集成电路电路级模拟的标准工具是什么软件, 能进行何种性能分析？集成电路电路级模拟的标准工具是SPICE可以进行：（1） 直流工作点分析（2） 直流扫描分析（3） 小信号传输函数（4） 交流特性分析（5） 直流或小信号交流灵敏度分析（6） 噪声分析（7） 瞬态特性分析（8） 傅里叶分析（9） 失真分析（10） 零极点分析2. 写出MOS的SPICE元件输入格式与模型输入格式。元件输入格式：M<编号> <漏极结点> <栅极结点> <源极结点> <衬底结点> <模型名称> <宽W>

4、; <长L> （<插指数M>）例如：M1 out in 0 0 nmos W=1.2u L=1.2u M=2模型输入格式：.Model <模型名称> <模型类型> <模型参数>例如：.MODEL NMOS NMOS LEVEL=2 LD=0.15U TOX=200.0E-10 VTO=0.74 KP=8.0E-05+NSUB=5.37E+15 GAMMA=0.54 PHI=0.6 U0=656 UEXP=0.157 UCRIT=31444+DELTA=2.34 VMAX=55261 XJ=0.25U LAMBDA=0.037 NFS=

5、1E+12 NEFF=1.001+NSS=1E+11 TPG=1.0 RSH=70.00 PB=0.58+CGDO=4.3E-10 CGSO=4.3E-10 CJ=0.0003 MJ=0.66 CJSW=8.0E-10 MJSW=0.24其中，+为SPICE语法，表示续行。3. 用SPICE程序仿真出MOS管的输出特性曲线。.title CH6-3.include “models.sp”M1 2 1 0 0 nmos w=5u l=1.0uVds 2 0 5Vgs 1 0 1.dc vds 0 5 0.2 vgs 1 5 1.print dc v(2) i(vds).end4. 构思一个基本电

6、路如一个放大器,画出电路图,编写SPICE输入文件,执行分析,观察结果。.title CH6-4.include “models.sp”.global vddM1 out in 0 0 nmos w=5u l=1.0uM2 out in vdd vdd pmos w=5u l=1.0uVcc vdd 0 5Vin in 0 sin(0 1 10G 1ps 0).trans 0.01u 4u.print trans v(out).endCH81说明版图与电路图的关系。版图（Layout）是集成电路设计者将设计、模拟和优化后的电路转化成为一系列的几何图形，它包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相

7、关的物理信息数据。版图与电路图是一一对应的，包括元件对应以及结点连线对应。2说明版图层、掩膜层与工序的关系。集成电路制造厂家根据版图中集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据来制造掩膜。根据复杂程度，不同工艺需要的一套掩膜可能有几层到十几层。一层掩膜对应于一种工艺制造中的一道或数道工序。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层尺寸直接相关。3说明设计规则与工艺制造的关系。由于器件的物理特性和工艺限制，芯片上物理层的尺寸对版图的设计有着特定的规则，这些规则是各集成电路制造厂家根据本身的工艺特点和技术水平而制定的。因此不同的工艺，就有不同的设

8、计规则。4设计规则主要包括哪几种几何关系？设计规则主要包括各层的最小宽度、层与层之间的最小间距以及最小交叠等。5给出版图设计中的图元（Instance）与电路中的元件（Element）概念的区别。图元可以是一些不具有电路功能的图形组合，譬如以图形组成的字母、图标（Logo）等。6. 为提高电路性能在版图设计中要注意哪些准则？（1）匹配设计（2）抗干扰设计（3）寄生优化设计（4）可靠性设计7版图设计中整体布局有哪些注意事项？（1）布局图应尽可能与功能框图或电路图一致，然后根据模块的面积大小进行调整。（2）设计布局图的一个重要的任务是安排焊盘。一个设计好的集成电路应该有足够的焊盘来进行信号的输入/

9、输出和连接电源电压及地线。（3）集成电路必须是可测的。最后的测试都是将芯片上的输入/输出焊盘和测试探针或封装线连接起来。8版图设计中元件布局布线方面有哪些注意事项？（1）金属连线的宽度是版图设计必须考虑的问题。（2）应确保电路中各处电位相同。芯片内部的电源线和地线应全部连通，对于衬底应该保证良好的接地。（3）对高频信号，尽量减少寄生电容的干扰，对直流信号，尽量利用寄生电容来旁路掉直流信号中的交流成分从而稳定直流。（4）对于电路中较长的走线，要考虑到电阻效应。为防止寄生大电阻对电路性能的影响，电路中尽量不走长线。9. 简述用cadence软件进行全定制IC设计的流程。原理图（1） 建库；（2）

10、建底层单元；（3） 电路图输入；（4） 设置电路元件属性；（5） Check & Save；（6） 生成symbol；（7） 原理图仿真。版图（1） 新建一个library/cell/view；（2） 进行 cell 的版图编辑；（3） 版图验证；（4） 寄生提取与后仿真；（5） 导出GDSII 文件。CH91小信号放大器有哪些特点?小信号放大器工作在小信号状态，提供放大的信号电流和电压，需要考虑电路的增益和带宽等指标。2限幅放大器属于小信号放大器还是大信号放大器?大信号放大器3运算放大器有哪些特点和性能指标?运算放大器是高增益的差动放大器，通常工作在闭环状态。其性能指标有：（1） 增

11、益（2） 小信号带宽（3） 大信号带宽（4） 输出摆幅（5） 线形度（6） 噪声与失调（7） 电源抑制4说明环形振荡器的工作原理，比较环形RC振荡器和LC振荡器的优缺点。环形振荡器是由若干增益级首尾相连组成的,是一个总直流相位偏移180。的N个增益级级联于反馈电路的环形振荡器。环形振荡器不需要电感元件，可以节省大量的芯片面积，从而实现低代价的振荡器，而且这种振荡器可以实现很宽的调谐范围。但环形振荡器的噪声性能差，功耗高。LC振荡器的可以有效改善噪声性能，降低功耗；但由于使用电感元件，这使得芯片面积大大增加，芯片成本随之增加。5. 在图9.57所示的负跨导振荡器中，假设CP=0，只考虑M1和M2漏极结电容CDB，请解释为什么VDD可被视为控制电压，计算VCO的压控增益。解：因为CDB随漏-衬底电压变化而变化，若VDD变化，振荡回路的谐振频率也随之变化。由于CDB两端的平均电压近似等于VDD，可以得到：且由，得6. 某环形VCO为6级结构，每级单元电路为图9.58所示的MOS差分放大器，其中每只NMOS管的VTH=0.5