《VLSI設計實訓》課程質量標準

1、VLSI設計實訓 課程教學大綱一、課程的基本信息適應對象：電子科學與技術專業(yè)本科課程代碼：25E02907學時分配：4W賦予學分：4先修課程：模擬集成電路設計、集成電路CAD、集成電路工藝原理后續(xù)課程：畢業(yè)設計二、課程的性質與任務VLSI設計實訓為電子科學與技術專業(yè)學生開設的集中實踐教學環(huán)節(jié)的一門重要基礎課 程，實踐操作性較強，在專業(yè)人才培養(yǎng)中具有十分重要的作用和地位。復習、鞏固模擬集成電路 課程所學知識,運用HSPICE軟件,在一定的工藝模型基礎上，完成簡單模擬集成電路結構設計、 參數手工估算和電路仿真驗證，并根據仿真結果與指標間的折衷關系，對重點指標進行優(yōu)化，掌 握電路分析、電路設計的基本

2、方法，加深CMOS模擬集成電路等相關知識點的理解，訓練學生 分析問題、解決問題的能力。三、教學目的與要求復習、鞏固模擬集成電路課程所學知識，運用HSPICE軟件，在一定的工藝模型基礎上，完 成常用功能單元的CMOS模擬集成電路結構設計、參數估算和電路仿真驗證，并根據仿真結果 與指標間的折衷關系，對重點指標進行優(yōu)化，掌握電路分析、電路設計的基本方法，加深CMOS 模擬集成電路等相關知識點的理解，訓練學生分析問題、解決問題的能力。四實訓內容與安排.實訓內容（以下2個設計工程每組學生可任選一項）實訓工程一、差分運算放大器設計設計指標：差分直流增益A， NOdB單位增益帶寬負載電容G=4pF相位裕度尸

3、M60差分壓擺率SR100Y/s共模電平%加=1.65 V差分輸出動態(tài)范圍DR70dB等效輸入噪聲V*e 40V灰設計要求：依據設計指標，設計電路圖，確定器件參數。采用HSPICE工具進行仿真分析。實訓工程二、帶隙基準源的設計設計指標：性能參數測試條件參數指標工作電壓范圍2.55.5V靜態(tài)電流VDD=3.6V, Temp=2720pA輸出基準電壓VDD=3.6V, Temp=270.6V0.5%范圍以內線路調整率VDD=2.55.5V, Temp=2785dBPSRR (1 KHz)VDD=3.6V, Temp=2775dB溫度特性VDD=3.6V, Temp=-40-12515ppm/設計要

4、求：確定設計指標（以上指標供參考，可以進行適當修改，但需講清楚原因）根據設計指標，可以在參考電路結構基礎上確定參數和改進設計，也可以查找文獻采 用其它結構的電路或創(chuàng)造新的電路結構進行設計；閱讀模型文件，了解可以選用的器件類型、尺寸范圍、關鍵參數；手工設計：根據擬定的設計指標，嘗試初步確定滿足指標的各元件的模型與參數：MOS：溝道長度與寬度，并聯(lián)個數；電阻：寬度、長度、串并聯(lián)個數；電容：寬度、長度、并聯(lián)個數；三極管：并聯(lián)個數。采用全典型模型，27C,驗證帶隙基準是否滿足設計指標（偏置可用理想電流源代替）；設計偏置電路：a）選定電路結構；b）手工設計：確定各元件的模型與尺寸；c）采用全典型模型，仿

5、真驗證偏置電流源的性能；將偏置電路和帶隙基準電路合在一起仿真（采用全典型模型，27）驗證帶隙基準的 性能參數（應包括但不限于以下內容）；VDD從0V上升到5. 5V過程中的基準電壓波形，觀察基準的建立過程與電源電壓對基 準的影響（線路調整率）以及工作電流曲線（直流掃描）；VDD在1 uS內由0V上升到3.6V然后保持不變時的基準電壓波形，觀察快速上電時基 準的建立過程（瞬態(tài)掃描）；VDD在10mS內由0V上升到3.6V然后保持不變時的基準電壓波形，觀察慢速上電時 基準的建立過程（瞬態(tài)掃描）；d）在VDD = 3.6V時，PSRR對于頻率（1Hz1OOKHz）的特性曲線（交流掃描）；e）在 VD

6、D = 3.6V時，溫度由-40上升到125的帶隙輸出電壓曲線（溫度掃描）；要求 全典型模型下，電路要到達“設計指標”要求，否那么應對電路結構和參數進行修改 與優(yōu)化，直至滿足要求（可能需要屢次調整）。采用全慢模型，電源電壓2.5V,溫度-40進行仿真，觀察以上參數的變化；采用全快模型，電源電壓5.5V,溫度125進行仿真，觀察以上參數的變化；根據以上仿真結果，分析模型變化時，基準輸出電壓變化的分析。.進度安排（工作進度安排見下表）自由組合，3人一個設計小組選擇2道題目中的一道完成。小組成員協(xié)調好每個人的任務, 分工合作，發(fā)揮團隊精神，同時注意習課堂所學內容，必要時查閱相關文獻，完成設計。“VL

7、SI設計實訓”時間分配表序號實習及設計內容安排時間安排（天）1實訓集中講解32設計方案的制定13電路設計74HSPICE仿真55報告撰寫46辯論27合計21.設計報告要求1）設計指標確實定及其原因（如果需要對上面的指標進行修改的話）；2）電路結構確實定及其原因；3）電路原理論述（具體到每個器件的作用）；4）每個晶體管的溝道長度確實定及其原因；5）手工設計過程（可能要迭代）；6）報告“設計要求”中的各種波形和性能指標；7）仿真結果的分析與設計總結（感想、改進）；8）組內成員的具體分工與任務量；9）參考文獻；10）附錄報告模板見附件。五、教學設備和設施電腦；HSPICE軟件。六 課程考核與評估該門實訓課程的考核將采取現場驗收和設計報告相結合的方式。當小組成員完成了所選題目 的設計過程，并且仿真結果到達了所要求的性能指標，可以申請現場驗收，向老師演示設計步驟 和仿真結果，通過驗收后每小組提交一份設計報告（打印版和電子版）。其中，設計指標，電路 設計要求和設計報告要求的具體內容在上面的各個題目中給出了參考。成績的評定將根據各個小 組成員在完成工程中的貢獻度以及驗收情況和設計報告的完成度來確定。成績按優(yōu)、良、中、及 格和不及格五級來評定，其中：現場驗收，占總成績60%；設計報告，占總成績30隊方案辯論，占