二级运算放大电路版图设计

1、目录一开头一2级运算放大器电路12.1电路配置12.2设计指标23 cadence模拟软件33.1绘制示意图33.2测试电路3的生成3.3电路的模拟和分析43.1.1直流模拟43.1.2交流模拟43.4布局53.4.1差分对布局设计63.4.2电流源布局设计73.4.3负载mos管布局设计73.5 drc lvs布局验证83.5.1 drc验证83.5.2 lvs验证84结论95参考文献9摘要利用cadence软件简要阐述了二次运算放大器的电路仿真和布局设计。 以传统的二级运算放大器为例，通过ade电路仿真实现了0.16umcmos过程，直流电源为5v，直流电流源范围为2750ua，根据电路知

2、识，设定各mos管的适当纵横比，调整补偿容量的大小，步骤tre 的双曲馀弦值。 布局设计是drc验证0错误，lvs验证要求电路图和提取的布局一致，看输出报告，要求对照结果一对一地对照。关键词： cadence模拟、设计指标、布局验证。abstract利用cadence软件简要阐述了二次运算放大器的电路仿真和布局设计。 以传统的二级运算放大器为例，通过ade电路仿真实现了0.16umcmos过程，直流电源为5v，直流电流源范围为2750ua，根据电路知识，设定各mos管的适当纵横比，调整补偿容量的大小，步骤tre 的双曲馀弦值。 布局设计是drc验证0错误，lvs验证要求电路图和提取的布局一致，

3、看输出报告，要求对照结果一对一地进行对照。在此纸上显示het ageop xample，therealizationof0.16umcmos技术inadecircuitsimulation theinpontdcpowersupply5dccurrentsource 2750ua，accordingtothecircuit setupacheosmostertabuter

4、ableartionofwidthandlength，thesizeofthecappacicatiorontheregulationofmaitreiya， thesimationofstectreamplifiergainrea 40db the cut-offbandwidthrea 80 mhzandthephasemarginofatsleast 60. thelayoutdesignrequiresdrct zationchectricationthericationaptheextractedlayout，查看the output报告，andringverificationtov

5、erifythe关键词： cadence模拟、设计指标、布局验证。key words: cadence simulation，设计索引，布局验证。1前言近年来，人们投入了研究布局设计自动化的力量，计算机辅助设计方法学给出了必要的功能行为描述，并成功地实现了数字系统设计的自动化。 我希望能代替设计师工作。 但是，不适用于模拟电路设计。 在复杂的情况下，一些程序的应用会遇到阻力，需要人工介入解决问题。 因此，需要仔细研究模拟电路的设计过程，熟悉提高设计效率，增加设计成功机会的原则。 由于人工设计得到的器件的布局密度通常比自动布局和布线程序得到的密度高，因此交互式布局设计和布线程序得到了广泛的应用。

6、 我们这次做的只是基本的方法，在比较复杂的电路布局设计中，不仅需要很多图论等数据结构算法的知识应用，而且多年的电路布局设计经验也很重要。两级运算放大器电路运算放大器(简称运算放大器)是许多模拟系统和混合信号系统的一部分。 各种复杂性的运输，被用于实现从直流偏压的产生到高速放大和滤波等各种功能。 运算放大器的设计分为两个相对独立的步骤。 第一步是选择或构建运输的基本结构，并绘制电路结构。 一般来说，在决定了电路结构之后，只要没有必须通过改变电路结构来实现的性能要求，就不进行变更。 为了满足输送交流和直流的要求，所有管道都必须设计成合适的尺寸。 并且，在人工计算的基础上，使用计算机模拟电路，电路的

7、调试和修正非常简单。2.1电路构成传统的两级运算放大电路的结构主要由四部分组成：第一级输入级放大电路、第二级放大电路、偏置电路和相位补偿电路。 电路图如图2.1所示。图2.1二级运算放大器电路2.2设计指标电源电压运输增益运输单位增益带宽运输相位裕度5v40db100mhz六十。表1.1两级运算放大器设计指标(1)电压放大率两级运算放大器与公共源的公共栅极相比的最大优点是可提供高增益和振幅。 根据电路的知识，可以求出第一级和第二级的增益，但电路整体的增益是两个部分的增益相乘的结果。 由此可见，二级运算放大器能提供高增益。(2)单位增益带宽(gwb )单位增益带宽是指运算放大器为1时电路输入的信

8、号的频率，这是电路能正常动作的最大频率，是运算放大器的重要指标之一，角频率的表现方法如下(3)相位裕度假定电路具有至少四个极和两个零点，z2、p3、p4和其他寄生极远大于gbw，并且仅考虑第二极p2而不考虑零点z1，这为典型的双极决定系统。 为了确保系统稳定，通常要求保持大约63个相位裕度，即，频率阶跃响应的最大平坦度和短时间响应。 但是，考虑到z1，该右半平面(rhp )的零点在相位域中相当于左半平面(lhp )的极，因此相位裕度恶化。 同时，为了增大分离两极的程度，补偿电容cc变大，零点也变小，进一步牺牲相位馀量。(4)最终设计参数：m1 pmosw=32ul=1.6um2 pmosw=3

9、2ul=1.6um3 nmosw=4ul=1.6um4 nmosw=4ul=1.6um5 pmosw=32ul=1.6um6 pmosw=32ul=1.6um7 pmosw=20ul=1.6um8 nmosw=8ul=1.6uc 0.15pfr1 0.1k直流电源5v交流电压源1v静态电压源2.5v直流电流源35ua3 cadence软件模拟3.1绘制示意图根据上述设计的指标，用方案tic制作了电路图，但是应该注意的是，由于在此使用的mos管的宽度宽，因此通过将各管分割为多个管并并行地制作电路图，也可以减少在栅极上寄生的电阻。 电路图检查没有错误后，如图3.2所示，生成符号。图3.1二级运算放

10、大器电路的示意图图3.2二级运算放大器生成符号3.2测试电路的生成模拟的电路图连接方式有两种，利用上述电路检查和保存来制作symbol模型，根据该模型来制作直流电源、直流电流源以及交流源的连接图。 另一个是在电路图中可以直接追加激励源进行模拟的两种连接方式如下图所示。图3.3二级运算放大电路生成测试图(1)图3.4二级运算放大电路生成测试图(2)3.3电路的模拟和分析模拟设计环境ade时，默认模拟器为spectre，在此直接使用spectre来模拟和分析设计。3.3.1直流模拟为了使输送正常工作，要求8个mos管保证饱和区工作，同时不能增加过驱动电压。 否则，信道长度调制效果显着，并且输出幅度

11、受到限制。 模拟报告如下：图3.5直流模拟图3.6模拟报告在一个一个的验证验证中，报告结果显示8个管道处于饱和状态，这表示次级运算放大器可以正常放大，可以据此进行交流模拟。3.3.2交流模拟根据增益的基本公式，为了观察二次辐射的增益特性曲线，可以认为，将输入交流电压设为1v，通过交流模拟可以得到输出电压和频率的关系曲线必要的增益特性曲线。 图像显示如下。图3.7是二级运算放大器的增益模拟，运行增益达到40db，截止频率接近80mhz，该结果满足主题的要求。 图3.8是二级运算放大器的相位模拟，通常相位裕度达到60度时电路稳定，基于各种理由，这次的实验结果显示频率接近80mhz，相位未达到60度

12、。图3.7增益模拟图3.8相位模拟3.4布局在二级运算放大器中，输出差动对管m1和m2对称，电流源m5、m6和m7对称，有源负载m3和m4对称，其中的电阻和电容器不要求对称性，也不要求电容器的上下极板的接合法。 图3.9是两级运算放大器的整体布局，因为认为lvs验证不与各个mos管理的宽高比比较，所以本次布局的mos管理的宽高比不与电路图mos管理一一对应。 这次的布局主要考虑了mos管的对称性，所以对各部分的mos管的对称性进行了详细说明。图3.9二级运算放大器的布局图3.4.1差分对布局设计设计规则：(1)为了保证差动对管m1和m2的对称性，以共重心设计将m1分割为m1a和m1b把m2分割

13、成m2a和m2b，交叉放置。(2)若输入管的宽度比较大，则将m1a、m1b、m2a、m2b的管分割为多个管并并联连接的方式还能够减少寄生在栅极上的电阻。(3)差动对管m1和m2是pmos管，为了确保两管的对称性，最后在周围绕n阱接触一周。(4)为了提高差动对管m-1和m-2的结构的匹配性，差动对管端的连接线尽量在m-1和m-2之间通过。(5)为了确保运算放大器的对称性，运算放大器的所有晶体管的栅极都朝向相同的方向。(6)输入导线尽量短，且尽量用最上层的金属设计，输入输出导线尽量不要离开而交叉。图3.10差分对布局设计3.4.2电流源布局设计二次放大器的电流源由m5、m6和m7构成，一般的电流源要求几个mos管间的对称性，所以通常以叉形结构来实现，假定电流源m6、m5和m7的宽度的比率为13:233603603603604，分割3个mos 是重点考虑了m5和m7管的对称性的高优先级，用叉子结构设计m5和m7管，是高度对称布局设计。为了确保运算放大器的对称性，运算放大器的所有晶体管的栅极都朝向相同的方向。输入引线尽可能短，且用最上层的金属设计，输入输出引线尽可能远离，不要交叉。图3.11二次放大器的电流源3.4.3负载m