CMOS模拟运算放大器的设计重用

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目前,在集成电路和系统的设计中基于IP核的设计已得到广泛应用。IP核通常被分为硬核、软核和固核。对数字电路,三种类型的IP核都已得到广泛应用。但对于模拟电路,由于其设计自动化水平较低,所以当前广泛应用的只有硬核,即经工艺流片验证通过的设计版图。这只有当该IP核的各种性能参数要求与设计者的应用需求完全匹配时才可行,否则,就无法利用这样的硬核。为了实现模拟电路更广泛意义上的基于IP的设计,需要研究当应用需求或工艺条件发生变化时,如何从已完成的一个具体电路设计出发,通过设计参数的改变,即resizing,尽快得到新的设计。本文研究的即是如何将一个在某一工艺线上已设计好的电路模块,在保持主要性能指标基本不变的要求下,通过resizing移植到新的工艺。文章的主要工作是提出了运算放大器电路设计重用的一种新方法。与文献中已有的工作类似,方法的基本思想是设法匹配移植前后电路的工作电流和部分MOS管的小信号跨导gm、输出电导gds,从而保证关键的电路性能指标不变,不同的是具体实现匹配的方法。本文采用的是通过求解基于BSIM模型的沟道电流、跨导与输出电导匹配方程的方法,克服了现有方法中由于采用不准确模型存在误差的问题。文章给出了Miller补偿两级运算放大器、单端输出折叠式共源共栅放大器、及带共模反馈的全差分折叠式共源共栅放大器等电路从0.35μm工艺到0.18μm工艺的移植实例,通过移植前后MOS管的参数及电路性能指标的比较,证明了本文设计重用方法的可行性与有效性。
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