发布时间 : 星期六 文章毕业设计-Bi-CMOS集成运算放大器 - 图文更新完毕开始阅读
论文题目: Bi-CMOS集成运算放大器的电路分析及版图设计
摘 要
集成运算放大器是一种重要电子元器件，在电子产品中得到广泛应用,可作为误差放大器、比较器、滤波器等。理想的放大器应该无噪声、具有无穷大增益和输入阻抗、无穷小输出阻抗以及零失调电压等。 在这篇论文中，我本文主要研究了运算放大器电路的工作原理和版图设计，同时还了简要解了Bi-CMOS工艺步骤。运算放大器电路主要包括输入级、偏置电路、中间级和输出级，输入信号加载到输入级并在合适的偏置下通过输出级得到放大信号。版图设计主要是熟悉设计规则，布局布线合理美观，并要进行DRC验证和LVS验证。Bi-CMOS工艺可满足现代大规模集成电路对器件性能的要求，特别适用于高压和大电流的功率电路，在今后的高性能集成电路中有很大的发展潜力。
通过本次毕业设计，我完成了一个增益为86dB,输出共模范围为3.5V，失调电压为6.5mV，摆率较小的放大器电路设计。绘制出了放大器的版图，并且通过了进行DRC验证和LVS验证。
关键词：放大器,电路,版图,工艺
Subject: Analysis and layout design of CMOS integrated OP
Abstract
Integrated operational amplifier is an important electronic components, it is used in electronic applications is very extensive currently, for example, it can be used as
I
amplifiers, comparators, filters, etc. The ideal amplifier should without noise, has infinite gain and input impedance, infinite output impedance and zero offset voltage.
In this paper, I mainly study the works of the op amp circuit principle and layout design, and also study briefly the solution of the Bi-CMOS process steps. The op amp circuit including the input stage, bias circuit, the middle stage and output stage. The input signal is loaded into the input stage and output stage amplifies the signal in the right bias. Layout design main is familiar with the design rules, the layout wiring reasonable and beautiful, and must carry on the DRC validation and LVS verification. Bi-CMOS technology to meet the requirements of modern LVSI device performance, especially suitable for high voltage and high current power circuit, there is great potential in future high performance integrated circuits.
By the graduation project, I completed a gain of 86dB; the output common-mode range is 3.5V, the offset voltage of 6.5mV, smaller slew rate amplifier circuit design. Map out the territory of the amplifier, and through the DRC verification and LVS verification.
Keywords: Amplifier, Circuit, Layout, Process
目 录
第一章 绪论 .......................................................... 1
1.1 集成运算放大器研究的目的和意义 ................................ 1 1.2 集成运算放大器的发展与前景 .................................... 2 1.3 本文的主要研究内容 ............................................ 4 第二章 CMOS运算放大器电路的理论知识 ................................. 5
2.1 集成电路的设计流程 ............................................ 5
2.1.1 功能设计阶段 ............................................. 5 2.1.2 设计描述和行为级验证 ..................................... 5
II
2.1.3 逻辑综合 ................................................. 5 2.1.4 门级验证 ................................................. 5 2.1.5 布局和布线 ............................................... 6 2.2 CMOS运算放大器电路的特点 ...................................... 6
2.2.1 集成电路的特点 ........................................... 6 2.2.2 集成运放电路的组成及各部分的作用 ......................... 7 2.3 CMOS运算放大器的设计原理 ...................................... 8
2.3.1 集成运放电路基本原理 ..................................... 8 2.3.2 集成运放电路主要性能指标 ................................. 9 2.3.3 集成运放电路的设计流程 .................................. 11 2.4 CMOS集成运放电路的设计 ....................................... 11
2.4.1 建库 .................................................... 11 2.4.2 CMOS集成运放的电路图 ................................... 12 2.4.3 CMOS集成运放的电路图仿真 ............................... 13 2.4.4 CMOS集成运放的参数计算 ................................. 19
第三章 CMOS运算放大器后端设计 ...................................... 20
3.1 版图的设计流程 ............................................... 22
3.1.1 整体设计 ................................................ 22 3.1.2 分层设计 ................................................ 23 3.1.3 版图检查 ................................................ 23 3.1.4 寄生参数的提取和后仿真 .................................. 24 3.1.5 版图的整体检查 .......................................... 24 3.1.6 完成版图 ................................................ 24 3.2 编辑版图 ..................................................... 24
3.2.1 建立版图单元 ............................................ 24 3.2.2 建立底层单元 ............................................ 25 3.2.3 编辑电路版图 ............................................ 29
III
3.3 版图验证的具体过程 ........................................... 31
3.3.1 DRC验证 ................................................ 32 3.3.2提取Extract文件 ........................................ 33 3.3.3 LVS验证 ................................................ 35
第四章 Bi-CMOS工艺 ................................................. 36
4.1 Bi-CMOS工艺的结构特点 ........................................ 37 4.2 Bi-CMOS工艺的发展与应用 ...................................... 37 4.3 Bi-CMOS工艺的分类 ............................................ 38
4.3.1 以CMOS工艺为基础的Bi-CMOS工艺 ......................... 38 4.3.2 以双极型工艺为基础的Bi-CMOS工艺 ........................ 38 4.4 Bi-CMOS工艺的工艺步骤 ........................................ 39 第五章 总结 ......................................................... 45 致 谢 ................................................................ 46 参考文献 ............................................................. 47 附录（DRC验证规则） ................................................. 48
IV