《集成电路CAD》课程设计报告
班 级： 学 号： 姓 名：指导教师：
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题目：采用PMOS管做输入管、NMOS管电流源做负载的共源
极放大器版图设计
一、设计要求
1.本次课程设计要求设计采用PMOS管做输入管、NMOS管电流源做负载的共源极放大器版图设计。而据我们所知，放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。
2.放大器的种类有很多：共源级放大器、共栅放大器、共源共栅放大器、差动放大器等。共源级放大器就可以实现上述功能，同时共源级放大器结构简单，实现比较容易，共源极放大器构成，包括MOS管：NMOS，PMOS；负载：电阻，二极管连接MOS管，恒流源，线性区MOS管；反馈：源极负反馈。因此需要合理的设置构成放大器的NMOS管和PMOS管的宽长比，电源、信号和电阻等。
3.而我们这次课程设计要求主要包括了电路结构的设计、版图设计以及DRC验证。
二、设计目的
1. 掌握放大器的工作原理并画出设计的电路，确保能够正常工作。 2. 学会如何使用Cadence软件以及其版图设计规则，并最终完成版图的绘制DRC检验。
3. 学会并熟知共源级放大器的设计、调试、性能指标的测试方法 4. 学习和掌握科学研究资料检索的方法，学习对已有资料进行消化总结的方法和技巧。
5. 更好地将理论与实践相结合
6. 为我们以后的毕业设计多学会一种软件，帮助我们在毕业设计的时候拥有更多的筹码和技术。
三、设计的具体实现
1.电路概述
在这次设计的共源级放大器中MOS管的工作状态：
而我们所设计的放大器是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实
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现数学运算，故得名“放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。
放大器已经成为模拟电路设计中用途最广，最重要的部件。放大器是具有足够正向增益的放大器，当加负反馈时，闭环传输函数与放大器的增益几乎无关。利用这个原理可以设计很多有用的模拟电路和系统。对放大器最主要的要求是有一个足够大的开环增益以符合负反馈的概念。
直观来说，长沟道，低偏置电流，多级运放可以实现高增益，然而这会导致多个极点；高单位增益带宽电路又要求短沟道，高偏置电流，单极点电路来实现。由于cascode结构本身具备频率特性好，输出电阻高，主极点由负载电容决定，在各种放大器结构中功耗最低等优点，能够在不降低增益带宽积的条件下提高电路的直流增益，从而满足各个方面的需要。
电路设计性能要求出发，设计了两级高增益放大器。第一级为差分输入单端输出的折叠式共源共栅放大器以达到高增益及适当摆幅的目的，第二级采用共源极电路结构以增大输出摆幅，同时提供适当的增益。不仅从理论上满足了高增益，高共模抑制比，高的电源抑制比等要求。
在一个共源极放大器输入信号被加到闸极且交流输出信号由源极取得?这个放大器和等效的CE放大器一样有较高的输入电阻和较低的增益。
下图为本文所设计的放大器的整体电路。各个端口定义为：VDD-工作电压；GND-电源地；Vin1-反相输入端；Vin2-同相输入端；OUT-输出端；电阻Rm=2.5k欧姆，电容Cm=1pf。Iref为10uA的电流源。在电路的第一级和第二级输出端之间添加了密勒补偿电容和补偿电阻。由于第一级为共源共栅结构，所以主极点在第一级的输出节点。采用密勒补偿电容Cm把主极点向低频移动，非主极点向高频移动来实现极点分离。添加补偿电阻Rm来减小右半平面的零点对系统稳定性的影响，从而改善放大器的频率特性。电路所带负载为5pf的电容。
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其中包括输出极的设计、输入级的设计、放大电路的整体设计。而这些设计都是我们在设计本电路中必需的组成部分。
将其参数设置为表格形式如下： 尺寸 M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15 M16 w/um L/um M 12 1 10 10 10 11 1 1 3 11 3 4 11 2 3 11 2 3 18 18 11 3 5 3 5 3 3 11 3 3 4 1 1 11 2 7 9 1 2 2 3 1 4 2 1 10.5 1 1 15 15 4 Cm 1pf Cl 5pf R2 47k R1 2k Rm 2.5k 2.版图设计以及DRC校验
下图为利用adence平台中virtuoso绘制的版图
MOS 管单元版图设计是整个版图设计的基础。根据工艺文件提供的版图设 计规则，可以以几何绘图的方式完成版图设计。在具体设计版图之前，首先是准 备工作：在library manager 中建立nmos 版图视图，打开virtuoso layout editing窗口与LSW 窗口，熟悉两窗口中菜单命令，建立工艺库所需的版图层次及其显示属性，设置版图设计环境下的盲键等。
NMOS版图 PMOS版图
总的版图
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2.1 Virtuoso Editing的使用步骤;
1.使用library manager。首先，建立一个新的库myLib，关于建立库的步骤
，由于我们要建立的是一个版图文件，因此我们在technology file选项中必须选择compile a new tech file，或是attach to an exsiting tech file。在ASC11 Technology File 中填入csmclo.tf即可。
2.绘制inverter掩膜图版的一些准备工作，首先，在library manager中打开inv 这个cell的layout view。即打开了virtuoso editing窗口。
3.建立我们自己的工艺库所需的版图层次及显示属性。 4.绘制版图，画器件，布线 2.2 Diva验证
绘制版图要根据一定的设计规则来运行，也就是说一定要通过DRC检查。编辑好的版图通过了设计规则的检查。
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