課程設(shè)計(jì)說明書模擬IC設(shè)計(jì)報(bào)告

1、北京理工大學(xué)珠海學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書題目: 模擬ic課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 信息學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 11電子科學(xué)與技術(shù)班 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2014年 1月1日北京理工大學(xué)珠海學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2013 2014 學(xué)年第 1 學(xué)期學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 11電班 指導(dǎo)教師： 工作部門： 信息學(xué)院 一、課程設(shè)計(jì)題目 模擬ic課程設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 1、了解模擬電路仿真工具h(yuǎn)spice的使用，會(huì)編寫電路的網(wǎng)表文件，并用hspice對(duì)其進(jìn)行仿真分析。 2、掌握模擬電路設(shè)計(jì)工具virtuoso使用，能夠繪制基本電路單元的版圖。 三、進(jìn)度安排 1. hspice使用介紹及上機(jī)操作；2天 2c

2、omposer使用介紹及上機(jī)操作；7天 3答辯驗(yàn)收；1天四、基本要求 1通過實(shí)訓(xùn)使學(xué)生了解掌握電路仿真軟件hspice的使用。 2了解掌握模擬電路版圖繪制工具virtuoso的使用流程。 教研室主任簽名：鄢永明 2013年 01月 04日 目 錄 正 文一hspice軟件介紹 1 二hspice軟件的應(yīng)用1 1.hspice軟件工具界面 1 2.hspice的簡(jiǎn)單應(yīng)用反相器網(wǎng)表 2 3.仿真結(jié)果 2cadence版圖設(shè)計(jì)與仿真 1 cadence的簡(jiǎn)介 32 cadence的應(yīng)用 3 1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 3 2.實(shí)驗(yàn)過程 3 3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果 5 （1）反相器原理圖 5 （2）反相器仿真圖 5 （3）反

3、相器dc仿真結(jié)果 5 （4）反相器版圖 6三rdc驗(yàn)證 6四lvs驗(yàn)證 7 拓展實(shí)驗(yàn)cmos運(yùn)算放大器的仿真一實(shí)驗(yàn)原理圖 8二 運(yùn)算放大器仿真圖 9三dc仿真結(jié)果 11實(shí)驗(yàn)總結(jié) 12參考文獻(xiàn) 13 正 文1 hspice軟件介紹 隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展以及集成電路規(guī)模不斷提高，對(duì)電路性能的設(shè)計(jì)要求越來越嚴(yán)格，這勢(shì)必對(duì)用于大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的eda 工具提出越來越高的要求。自1972 年美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校電機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系開發(fā)的用于集成電路性能分析的電路模擬程序spice（simulation program with ic emphasis）誕生以來，為適應(yīng)現(xiàn)代微電子工業(yè)的發(fā)展

4、，各種用于集成電路設(shè)計(jì)的電路模擬分析工具不斷涌現(xiàn)。hspice 是meta-software 公司為集成電路設(shè)計(jì)中的穩(wěn)態(tài)分析，瞬態(tài)分析和頻域分析等電路性能的模擬分析而開發(fā)的一個(gè)商業(yè)化通用電路模擬程序，它在伯克利的spice（1972 年推出），microsim公司的pspice （1984 年推出）以及其它電路分析軟件的基礎(chǔ)上，又加入了一些新的功能，經(jīng)過不斷的改進(jìn)，目前已被許多公司、大學(xué)和研究開發(fā)機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用。hspice 可與許多主要的eda 設(shè)計(jì)工具，諸如cadence,workview 等兼容，能提供許多重要的針對(duì)集成電路性能的電路仿真和設(shè)計(jì)結(jié)果。采用hspice 軟件可以在直流到高于1

5、00mhz 的微波頻率范圍內(nèi)對(duì)電路作精確的仿真、分析和優(yōu)化。在實(shí)際應(yīng)用中， hspice能提供關(guān)鍵性的電路模擬和設(shè)計(jì)方案，并且應(yīng)用hspice進(jìn)行電路模擬時(shí)，其電路規(guī)模僅取決于用戶計(jì)算機(jī)的實(shí)際存儲(chǔ)器容量。2 hspice軟件的應(yīng)用 1.hspice軟件工具界面 2. hspice的簡(jiǎn)單應(yīng)用反相器網(wǎng)表 3. 仿真結(jié)果 cadence版圖設(shè)計(jì)與仿真一cadence的簡(jiǎn)介 鏗騰電子科技有限公司或益華電腦科技股份有限公司（cadence design systems, inc；nasdaq：cdns）是一個(gè)專門從事電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（eda）的軟件公司，由sda systems和ecad兩家公司于1988

6、年兼并而成。是全球最大的電子設(shè)計(jì)技術(shù)(electronic design technologies)、程序方案服務(wù)和設(shè)計(jì)服務(wù)供應(yīng)商。其解決方案旨在提升和監(jiān)控半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)工程和電信設(shè)備、消費(fèi)電子產(chǎn)品以及其它各類型電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。產(chǎn)品涵蓋了電子設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，包括系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)，功能驗(yàn)證，ic綜合及布局布線，模擬、混合信號(hào)及射頻ic設(shè)計(jì)，全定制集成電路設(shè)計(jì)，ic物理驗(yàn)證，pcb設(shè)計(jì)和硬件仿真建模等。 其總部位于美國加州圣何塞（san jose），在全球各地設(shè)有銷售辦事處、設(shè)計(jì)及研發(fā)中心。2 cadence的應(yīng)用 1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 運(yùn)用cadence軟件畫出簡(jiǎn)單反相器原理圖和版圖，并進(jìn)行rdc驗(yàn)

7、證和lvs比較。 2.實(shí)驗(yàn)過程 (1)在虛擬機(jī)linux環(huán)境下運(yùn)行cadence，在終端打入，如下圖，即可運(yùn)行cadence軟件； (2)建庫執(zhí)行：ciwtoolslibrary manager lmfilenewlibrary (3)指定工藝文件 (4)建立版圖單元 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 （1）反相器原理圖（2） 反相器仿真圖 （3）反相器dc仿真結(jié)果 （注：藍(lán)色為輸入，綠色為輸出）(4) 反相器版圖三rdc驗(yàn)證 四lvs驗(yàn)證 修正之后 拓展實(shí)驗(yàn)cmos運(yùn)算放大器的仿真1 實(shí)驗(yàn)原理圖 兩級(jí)cmos運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)一個(gè)cmos兩級(jí)放大器，滿足以下指標(biāo)： 相位裕度： 兩級(jí)放大電路的電路分析：圖中有多個(gè)電流

8、鏡結(jié)構(gòu)，m5,m8組成電流鏡，流過m1的電流與流過m2電流，同時(shí)m3，m4組成電流鏡結(jié)構(gòu)，如果m3和m4管對(duì)稱，那么相同的結(jié)構(gòu)使得在x，y兩點(diǎn)的電壓在vin的共模輸入范圍內(nèi)不隨著vin的變化而變化，為第二極放大器提供了恒定的電壓和電流。圖中所示，cc為引入的米勒補(bǔ)償電容。下面是各參數(shù)的計(jì)算： 計(jì)算得到第一級(jí)差分放大器的電壓增益為： （1）第二極共源放大器的電壓增益為 （2）所以二級(jí)放大器的總的電壓增益為 （3） 由電路的壓擺率得到要求60的相位裕量，則補(bǔ)償電容的最小值有cc(2.2/10)(10pf)=2.2pf（假設(shè)rhp零點(diǎn)高于10gb以上）考慮共模輸入范圍：在最大輸入情況下，考慮m1處在

9、飽和區(qū)，有 （4）在最小輸入情況下，考慮m5處在飽和區(qū)，有 （5）而電路的一些基本指標(biāo)有 （6）gb是單位增益帶寬p1是3db帶寬gb= （7） （8） （9）cmr: 正的cmr (10) 負(fù)的cmr (12)相位裕量有即得到由此可以看出，得到較大的相位裕量，必須使得足夠的小才行由補(bǔ)償電容最小值2.2pf，為了獲得足夠的相位裕量我們可以選定cc=3pf,由擺率指標(biāo)和cc我們算出=(3*10-12)()10*106)=30a(為了一定的裕度，我們?nèi)　?則可以得到，下面用icmr的要求計(jì)算(w/l)311/1所以有=11/1由，gb=5mhz，我們可以得到即可以得到 用負(fù)icmr公式計(jì)算由式（1

10、2）我們可以得到下式則可以得到的進(jìn)而推出即有，得到二運(yùn)算放大器仿真圖 兩級(jí)cmos運(yùn)算放大器 dc仿真電路圖3 dc仿真結(jié)果 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 在兩周的課程設(shè)計(jì)中，我分別使用了hspice軟件和cadence軟件，主要對(duì)反相器進(jìn)行了原理圖設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)，最后仿真；反相器是一種簡(jiǎn)單的cmos結(jié)構(gòu)，主要是由pmos和nmos組成，再加上電源，就可以是其正常運(yùn)行；最后做的實(shí)驗(yàn)是做出cmos運(yùn)算放大器的dc仿真和版圖。 第一周我完成了用hspice描述反相器的網(wǎng)表電路和使用cadence仿真反相器，這些都比較簡(jiǎn)單，之前上課期間也學(xué)過這兩中軟件的應(yīng)用，所以我很快完成這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)；最有挑戰(zhàn)性的是用cadence對(duì)cmos運(yùn)算放大器的dc仿真，由于自己對(duì)cmos模擬集成電路設(shè)計(jì)知識(shí)忘了好多，一開始時(shí)壓力非常重，也非常郁悶，不過，經(jīng)過我不停的翻書，終于對(duì)cmos運(yùn)算放大器有了一定的了解，但還是有很多不懂；因此使我在實(shí)驗(yàn)操作過程中遇到困難還不知從哪下手解決，自己的理論知識(shí)太差了，需要狠狠地補(bǔ)習(xí)才行，只有這樣，才能讓自己更有信心面對(duì)未來，要不然只會(huì)迷迷蒙蒙地熬日子。 我喜歡學(xué)校安排的課程設(shè)計(jì)，這