CMOS模拟集成电路设计与仿真

电子科技大学微电子与固体电子学院标准实验报告（实验）课程名称模拟集成电路原理电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：211-606实验时间：2011-06-10一、实验室名称：微电子技术实验室二、实验项目名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真三、实验学时：4四、实验原理2.1IC设计与制造的主要流程根据用途要求，确定系统总体方案电路设计与仿真根据电路的指标和工作条件，确定电路结构与类型，然后通过模拟计算，决定电路中各器件的参数（包括电参数、几何参数等），EDA软件进行模拟仿真。工艺设计根据电路特点选择适当的工艺，再按电路中各器件的参数要求，确定满足这些参数的工艺参数、工艺流程和工艺条件。版图设计按电路设计和确定的工艺流程，把电路中有源器件、阻容元件及互连以一定的规则布置在硅片上，绘制出相互套合的版图，以供制作各次光刻掩模版用。生成PG带制作掩模版工艺流片测试，划片封装2.2基于Cadence平台的电路设计与仿真2.2.1Cadence环境的调入1、在UNIX操作系统的Terminal窗口下→cduser/userxxx/Project→icms&或icfb&2、出现CIW(commandInterpreterwindow)命令解释画面3、点选在CIW窗口的上面工具列Tools→LibraryManager，会出现LM窗口LM(LibraryManager)2.2.2建立新的Library1.点选LM窗口上面的工具列File→New→Library2.会产生NewLibrary画面3.出现LoadTechnologyFile窗口，添加工艺文件选择Attachtoanexistingtechfile点选上面的OK。在弹出的对话框中，TechnologyLibrary选择为umc18。2.2.3建立CellView1、建立Schematicview：先点选要LM窗口预定的library，再点选LM窗口的File→New→Cellview，按OK之后，即可建立SchematicView2、若SchematicView已存在，在LM窗口用鼠标左键点选Library的OpAmp→再点选cell的opa→再连续点选view的schematic两次，或是用右键open,即可开启schematic窗口。3、点选Schematic窗口上面的指令集Add→Instance，出现AddInstance窗口再点选AddInstance窗口的Browser，选择analoglib中常用的组件常用组件analoglibPMOSpmos4NMOSnmos4电容cap正电压Vdc正弦电压Vsin直流电源Idc接地Gnd选完所需的组件之后,利用narrowwire将之线路接起来.完整的电路拓扑结构。点选nmos再选properties(按q键),标明modelname,width,length,同理forpmos，Modelname是以width,length来决定用那一个model,可由models目录下的README中得知,比如L=1umW=1umfornmos和pmos经查阅可用(ng,pg)等等.最后DesignCheckandSave,若有error则schematicview上有闪动,此时可选CheckFindMarker来看error的原因.2.2.4由Schematic产生symbol1.打开Schematicview2.点选Schematic窗口上面指令集的Design→Createcellview→Fromcellview3.点选[@partName]按q键出现properties的对话盒把[@partName]，依电路的特性改成所要的name比如opa等4.可用ADDshape内的各种形状来修饰这symbol的外观.5.完成之后,Check--CrossViewcheck,然后Designsave6.按照以上步骤来产生的symbol必须注意的若更改schematic的input,outputlabel,且必须更改其symbol的input,outputlabel,不然会发生闪动的error2.2.5仿真环境AffirmaAnalogCircuitdesignEnvironment的调用1、主菜单中点击AffirmaAnalogCircuitdesignEnvironment2、加载model文件。在主菜单中点选SetupModelLibraries…，在ModelLibrarySetup对话框中，找到相应的lib文件，选择Add，再选择OK。3、DC分析设置在主菜单中，选择SimulationNetlistandRun，进行仿真。4、瞬态分析Trans参数设置5、交流分析（AC）2.3参数调试与优化设计对照设计指标要求，根据仿真结果的情况，对工作点设定、偏置电流、器件宽长比及负载大小等进行调试，以达到预定的性能指标五、实验目的本实验是基于微电子技术应用背景和《模拟集成电路原理》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。其目的在于：根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路设计，掌握基本的IC设计技巧。学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行电路的模拟仿真。六、实验内容1、UNIX操作系统常用命令的使用，CadenceEDA仿真环境的调用。2、设计一个运算放大器电路，要求其增益大于40dB,相位裕度大于60º，功耗小于10mW。3、根据设计指标要求，选取、确定适合的电路结构，并进行计算分析。4、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析、建立时间小信号特性和压摆率大信号分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。5、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。6、整理仿真数据与曲线图表，撰写并提交实验报告。七、实验仪器设备（1）工作站或微机终端一台（2）局域网（3）EDA仿真软件1套八、实验步骤1、根据实验指导书熟悉UNIX操作系统常用命令的使用，掌握CadenceEDA仿真环境的调用。2、根据设计指标要求，设计出如下图所示的电路结构。并进行计算分析，确定其中各器件的参数。3、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。1、电源电压设置：2、输入信号设置：3、建立时间测试信号设置：4、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。九、实验数据及结果分析：实验得到相位裕度为34度单位增益带宽为160MHz放大倍数55dB1、通过本次实验掌握了UNIX操作系统常用命令的使用，CadenceEDA仿真环境的调用。达到了实验目的。2、根据设计指标要求，设计出一种运算放大器，并进行了参数优化，最终指标满足要求。十、实验结论：通过这次实验，学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，完成了运算放大器集成电路的设计，并进行了优化仿真，其难点是电路结构设计和参数优化。十一、总结及心得体会：通过这次实验，学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行了运放电路的设计与仿真。综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路设计，掌握了基本的模拟IC设计技巧。为今后从事科研、开发工作打下良好基础。十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：无报告评分：指导教师签字：