info@panadisplay.com
Disinn ta 'Disinn għal CMOS Analog Circuit

Disinn ta 'Disinn għal CMOS Analog Circuit

Jan 20, 2018

Ir-realizzazzjoni tas-sistema tat-teknoloġija CMOS moderna hija aktar u aktar ikkumplikata, taħdem aktar malajr u aktar malajr, u l-vultaġġ operattiv huwa aktar u aktar baxx filwaqt li jnaqqas id-daqs tal-mezz jiffranka ż-żona taċ-ċippa, inaqqas il-konsum tal-enerġija, itejjeb il-veloċità intrinsika, u d-disinn tat-tqassim tal-ideali mhux, tillimita sewwa l-veloċità u l-preċiżjoni tas-sistema, u għalhekk id-disinn tal-arranġament huwa aspett importanti tad-disinn taċ-ċirkwit analogu taċ-ċirkwit analogu, hemm żewġ prinċipji: biex titnaqqas iż-żona taċ-ċippa u taffettwa l-komponenti parassitiċi fuq il-prestazzjoni taċ-ċirkwit waqgħet għal dik l-iktar baxxa f'dan id-dokument prinċipalment tintroduċi transisters analogi u tqassim ta 'ċirkwiti interdigital ta' simetrija. Deskrizzjoni qasira ta 'l-implimentazzjoni tat-tqassim tar-resistor u l-kapaċitatur, u tirrealizza l-interkonnessjoni.


Ċirkuwitu tal-unità CMOS 1 li juża metodu li jintwew

Hemm reżistenza parassitika u kapaċitanza fiċ-ċirkuwitu attwali tal-MOS. Dan it-tip ta 'parametru parasitiku huwa ddeterminat prinċipalment mill-forma tal-bieb. Minħabba li ż-żona tal-bieb hija ddeterminata bid-disinn ta 'ċirkwit, huwa impossibbli li titwaqqaf l-unità ta' tqassim biex titnaqqas il-kapaċità tal-bieb tal-apparat, iżda nistgħu nnaqqsu xi kapaċitanza parassitika oħra billi taġġusta l-forma stabbilita tal-mezz, bħal Kapaċità tal-junction PN. Għal ċirkwiti integrati analogi, minħabba l-influwenza kbira tad-daqs tal-prestazzjoni dinamika tan-node tal-kapaċitanza taċ-ċirkwit, l-istruttura transistorali parallela, tubu MOS fl-istess proporzjon ta 'tul ta' wisa ', tadotta struttura ta' l-erja totali tar-reġjuni tas-sors u tad-drenaġġ, b'hekk tnaqqas il-kapaċitanza tan-nodi fl-istess ħin. Mnaqqsa mis-sors tal-apparat MOS u d-drenaġġ tal-polz tal-kapaċita 'junction PN, biex ittejjeb il-karatteristiċi dinamiċi taċ-ċirkwit.

1.png


Skont l-esperjenza, bl-użu ta 'tub MOS imtaqqab, il-wisa' ta 'kull transistor tas-swaba għandha tkun magħżula biex tiżgura li r-reżistenza tal-bieb tat-transistor tkun inqas mir-reċiproku tat-transkonductance tagħha. F'applikazzjonijiet ta 'storbju baxx, ir-reżistenza tal-bieb għandha tkun 1 / gm, 1/5 sa 1/10, u n-numru ta' tubi MOS paralleli huwa wkoll in-numru ta 'interdigits, li huwa ddeterminat mill-wisa' tal-kanal W tal-mezz u l-kanal wisa 'tal-pajp ta' daqs żgħir MOS li jikkorrispondi għal kull interdigital. Minbarra li jikkunsidra l-ottimizzazzjoni tar-rendiment ta 'apparat wieħed, il-proporzjon tal-aspett ta' tubu MOS ta 'daqs żgħir għandu jikkunsidra wkoll iż-żona okkupata mill-apparati kollha paralleli, ir-rekwiżiti ta' tqassim tat-tqassim u l-influwenza tat-tixrid tal-proċess.


Meta tiġi adottata struttura interdigital, l-indiċi tal-furketta differenti għandu influwenza differenti fuq il-prestazzjoni taċ-ċirkwit. It-3 swaba interdigitati li ġejjin u 4 strutturi ta 'mezz interdigitati huma meħuda bħala eżempji biex juru x-xebħ u d-differenzi bejn interdigits fard u anke. Kif muri fil-Figura 2.

2.png


L-istruttura tal-mezz numerat bil-fard hija ugwali fiż-żona taż-żona ta 'tnixxija tas-sors, jiġifieri l-istess kapaċitá tas-sors u l-kapaċitatur tad-drenaġġ. Għall-istruttura tal-mezz tas-saba 'numerata anke, in-numru ta' reġjuni ta 'tnixxija tas-sors mhuwiex ugwali, u d-differenza bejn it-tnejn hija reġjun attiv. Għalhekk, l-erja totali tas-sors u tal-ixxotta hija differenti, għalhekk il-kapaċitanza korrispondenti hija wkoll differenti. Meta tfassal it-tqassim, irridu nikkunsidraw liema arblu huwa sensittiv għall-kapaċitanza, u mbagħad naqqas iż-żona tal-arblu korrispondenti. Iktar ma tkun iżgħar iż-żona, iżgħar hija l-kapaċitanza.


Mill-analiżi ta 'hawn fuq, fit-tfassil ta' transistor interdigital, kemm jista 'jkun possibbli, l-użu ta' metodu interdigital fard jiġi adottat għal transistor f'numru ta 'transistor tas-swaba' parallel, għalkemm għandu l-vantaġġi li jnaqqas ir- madwar ir-reġjun tas-sors u tad-drenaġġ. Għal numri fard ta 'tiwi (l-indiċi tal-furketta huwa N), il-kapaċitanza ċirkostanti tal-erja tas-sors tad-drenaġġ:

3.png

E hija t-tul taż-żona tat-tnixxija, il-W hija l-varjabbli tal-wisa ', u l-Cjsw hija l-kapaċitanza tal-ħajt tal-ġenb tat-tul tal-unità.


Jinstab mill-forma ta 'fuq: jekk it-W tat-tubu MOS huwa ċert, biex titnaqqas il-kapaċitanza Cp madwar iż-żona ta' tnixxija tas-sors, in-N u E għandhom ikunu ħafna inqas mill-valur W. Iżda fil-prattika, kultant dan il-prinċipju se jkun f'kontradizzjoni mat-tnaqqis tal-proporzjon tal-ħoss tal-bieb, u l-metodu korrispondenti għandu jiġi adottat skont l-applikazzjoni prattika.


2 Żball u nuqqas ta 'qbil tat-tubu MOS

Il-proprjetajiet elettriċi ta 'l-apparati identiċi mhumiex eżattament l-istess wara t-tlestija tal-proċess u l-proprjetajiet tal-materjal u l-effetti parassitiċi. Għalhekk, l-apparat individwali u d-disinn ta 'tqassim, il-mezz għandu jittieħed f'kunsiderazzjoni sħiħa tal-problema ta' nuqqas ta 'qbil u żball, permezz tad-disinn ta' tqassim biex jiġi evitat jew jitnaqqas l-iżball ta 'nuqqas ta' qbil u figura 3 (a) (b) żewġ MOS b'direzzjoni differenti tat-tubu, faċli permezz ta 'impjantazzjoni jonika, id-distorsjoni ġeometrika anisotropika kkawżata minn nuqqas ta' qbil. It-tqassim muri fid-Dijagramma 3 (d) huwa struttura tas-sors komuni. Meta jkun hemm dell iġġenerat mill-angolu ta 'l-injezzjoni, wieħed jinsab fiż-żona tad-drenaġġ u l-ieħor jinsab fiż-żona tas-sors, li jagħmel iż-żewġ tubi MOS mhux viċin. Il-Figura 3 (c) hija simetrija tajba.

4.png

Fit-tqassim attwali, tubu virtwali ġeneralment jiżdied maż-żewġ naħat bil-figura 3 (d) biex itejjeb is-simmetrija kif muri fil-Figura 4.

5.png

Huwa importanti fid-direzzjoni tal-linja fis-simulazzjoni taċ-ċirkwit CMOS, kif muri fil-Figura 5 (a) turi, hemm linja tal-metall ħielsa minn naħa M1, li tnaqqas is-simetrija, u tikkawża nuqqas ta 'qbil akbar bejn M1 u M2 , sabiex titnaqqas l-influwenza ta 'l-ambjent, tkun ħdejn is-simetrija M2 qiegħed istess wajer (jew sospiż), kif muri f'Figura 5 (b) sabiex jiġi evitat l-effett ta' nuqqas ta 'qbil tal-pajp MOS fl-istess direzzjoni, bħal muri fil-Figura 6, jista 'jieħu l-prinċipju komplementari, kull tubu MOS u tubu MOS f'numru ugwali, imbagħad imqiegħed f'postha, ir-realizzazzjoni ta' "tqassim konċentriku". Dan jippermetti taqbila bejn M1 u M2. Imma meta wieħed iqis il-fattur ewlieni, il-wajers se jkunu aktar kumplessi, u d-diffikultà tas-simetrija tal-wajers tkun akbar. Għalhekk, fil-port tad-dħul biss ta 'amplifikatur operattiv ta' preċiżjoni għolja din il-formola għandha tiġi adottata.

6.png

7.png


3 Tqabbil tar-reżistenza u t-tqabbil tal-kapaċitajiet

Il-grad ta 'tqabbil tar-reżistenza polikristallina huwa funzjoni tad-daqs ġeometriku. Ħafna mir-regoli għat-tqassim tat-tagħmir MOS huma wkoll applikabbli għar-reżistenza. Ir-reżistenza ta 'proporzjonijiet twal u wiesa' definiti b'mod strett għandha tkun magħmula mill-istess reżistenza unitarja f'serje jew b'mod parallel (bl-istess direzzjoni). Meta tfassal struttura b'reżistenza proporzjonali, il-karatteristiċi elettriċi taċ-ċirkwit huma prinċipalment relatati mal-preċiżjoni proporzjonali, iżda għandha relazzjoni funzjonali dgħajfa bil-preċiżjoni tal-valur assolut ta 'reżistenza waħda. Fid-disinn tat-tqassim, dawn ir-reżisturi proporzjonali spiss jużaw l-istruttura tal-konnessjoni matriċi biex inaqqsu l-iżball fil-proporzjon.


Għal ċirkwiti ta 'preċiżjoni għolja, it-tqassim tal-kapaċitatur għandu jsegwi l-prinċipji ta' hawn fuq għal transisters u resistors. L-iżball ta 'capacitance ġej prinċipalment mill-iżball taż-żona u l-ħxuna tas-saff dielettriku. Allura huwa simili għar-reżistenza proporzjonali. Meta kull kapaċitanza żgħira tiġi prodotta mill-iżball fil-proċess, il-proporzjon tal-kapaċitanza jista 'jibqa' l-istess.


4 Disinn tal-wajers li jelimina l-igganċjar

Il-kapaċitanza bejn il-linji tas-sinjali tista 'tifforma effett ta' l-igganċjar. Iż-żewġ każijiet li ġejjin għandhom il-formazzjoni ta 'capacitance:

(1) iż-żewġ linji tas-sinjali jikkoinċidu f'saffi differenti biex jiffurmaw kapaċituri li jikkoinċidu.

(2) Iż-żewġ linji tas-sinjali huma paralleli mal-istess saff, li jiffurmaw kapaċitanza parallela.

Huwa possibbli li titnaqqas il-kapaċitanza tad-dupplikazzjoni u l-kapaċitanza parallela billi titnaqqas iż-żona ta 'duplikazzjoni u t-tul parallel bejn il-kondutturi, u biex jitwaħħal konduttur b'potenzjal imwaħħal jew fiss bejn żewġ kondutturi paralleli biex jipproteġi l-krosstalk bejniethom.


L-effett tar-reżistenza tal-linja ta 'l-enerġija jikkawża wkoll l-igganċjar, li jagħmel il-vultaġġ instabbli u jifforma l-ħoss, u l-linja ta' l-enerġija tista 'titqassar jew titwessa' biex tnaqqas ir-reżistenza.