运算放大器版图设计优化

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：本节主要对一款两级密勒补偿的运算放大器进行版图设计，运算放大器的电路图如图3.81所示，其器件的尺寸如图中所示。图3.79 晶体管区域标识层对话框图3.80 晶体管标识层应用图3.81 密勒补偿两级运算放大器电路图图3.82 CIW对话框5）NMOS晶体管的创建，打开Miller_OTA版图视图，采用创建器件命令从smic18mm工艺库中调取工艺厂商提供的器件。10）对布局后的版图进行布线。图3.94 标识修改前后版图图3.95 密勒补偿两级运算放大器最终版图

本节主要对一款两级密勒补偿的运算放大器进行版图设计，运算放大器的电路图如图3.81所示，其器件的尺寸如图中所示。

1）启动Virtuoso版图设计工具icfb，弹出命令行窗口，如图3.82所示。

2）选择File→New→Cellview命令，弹出“Creat New File”对话框，在“Li-brary Name”中选择已经建好的库“layouttest”，在“Cell Name”中输入“Mill-er_OTA”，并在“Tool”中选择“Virtuoso”工具，如图3.83所示。

3）单击“OK”按钮后，弹出版图Miller_OTA的设计视图窗口，如图3.84所示。

4）首先进行版图布局，根据电路结构将晶体管等有源器件以及电容、电阻等无源器件进行初步规划，确定摆放位置，以达到连线合理的目的，另外在进行连线过程中可以对初步布局进行调整。

图3.79 晶体管区域标识层对话框

图3.80 晶体管标识层应用

图3.81 密勒补偿两级运算放大器电路图

图3.82 CIW对话框

5）NMOS晶体管的创建，打开Miller_OTA版图视图（layout），采用创建器件命令从smic18mm工艺库中调取工艺厂商提供的器件。鼠标左键单击图标或者通过快捷键i启动创建器件命令，并单击“Browse”按钮浏览器选择器件所在位置，然后在晶体管属性中填入Length、Total Width、Finger Width、Fingers等信息，如图3.85所示。

图3.83 新建单元cell对话框

图3.84 Miller_OTA的版图设计视图

图3.85 创建NMOS型晶体管对话框

6）同样的方式创建PMOS型晶体管，如图3.86所示。

7）电阻的创建：根据电路中需要电阻的类型进行选择，单击图标快捷键i，弹出对话框，在对话框中依次选择或填入电阻信息，如图3.87所示。

图3.86 创建PMOS型晶体管对话框

图3.87 创建电阻对话框

8）电容的创建：根据电路中需要电容类型进行选择，单击图标快捷键i，弹出对话框，在对话框中依次选择或填入电容信息，如图3.88所示。

图3.88 创建电容对话框

9）根据电路中需要的器件类型以及尺寸，采用步骤5）～8）完成所有器件的创建，然后根据布局信息对器件位置进行摆放，如图3.89所示，图中标DM表示为Dummy晶体管（虚拟晶体管，用于填充面积，无电路功能），RDM为Dummy电阻。

10）对布局后的版图进行布线。鼠标左键单击M1/drw层，采用路径形式（path）快捷键p，弹出创建路径对话框，将路径宽度修改为0.34，并将“Snap Mode”修改为“diagonal”，使得路径可以实现45°走线，如图3.90所示；需要注意的是，晶体管的源极和漏极可以通过第一层金属M1引出进行相连。但栅极的多晶硅面积较小，需要添加一部分多晶硅面积，然后打上M1-GT通孔进行连接。

11）步骤10）也可以采用创建矩形式（快捷键r）连线，然后再采用拉伸命令（快捷键s）实现。

12）对电路版图完成连线后，需要对电路的输入输出进行标识。鼠标左键单击M1TXT/dg，然后在版图设计区域鼠标左键单击图标或者快捷键l，如图3.91所示。将鼠标左键单击在相应的版图层上即可，如图3.92所示。

图3.89 电路所用器件初步摆放位置

图3.90 创建路径对话框

图3.91 创建标识对话框

13）通过步骤12）将电路所有的输入输出端口都加入标识，如果所加标识层与版图层不符，可以将其属性进行相应修改。鼠标左键单击需要修改的标识，单击图标或者单击快捷键q，将“Layer”修改为需要的版图层（例如：M3TXT/dg），并将“Height”修改为适合尺寸（例如：0.5），如图3.93所示。单击“OK”按钮完成，修改前后的版图如图3.94所示。