无运放带隙基准设计与工艺角模拟教程

本教程是关于使用Cadence Virtuoso进行无运算放大器带隙基准设计的工艺角模拟。内容涵盖了电路图设计、元件参数设置、环境变量设定、电路仿真以及工艺角分析。 在集成电路设计中，带隙基准源是一种产生固定电压参考的电路，它在各种温度和工艺条件下能保持稳定。无运放的带隙基准设计减少了对运算放大器的依赖，简化了电路结构，但仍然需要精确的参数设定以确保其性能。 1. **电路图设计**： 实验中提到的电路图包含MOS管、双极型晶体管、电源和电阻。电路设计的关键在于设置适当的宽长比，以优化电路性能。M0作为启动电路的一部分，对于整个带隙基准的启动至关重要。 2. **元件参数设置**： 晶体管参数设置是关键，例如Q1、Q2和Q3的Multiplier项分别设置为1、8和1。这些值的选择会影响电路的电流增益和稳定性。其他元件如MOS管、电阻和电压源也需要根据设计需求进行配置。 3. **仿真参量设置**： 进行直流分析时，需要设置ADE（先进设计系统）对话框，包括添加库路径，并根据之前的设置进行调整。仿真参数的正确设定有助于获取准确的温度和工艺条件下的电路响应。 4. **电路仿真**： 通过运行仿真，可以观察到在tt和bjt_tt工艺角下，随着温度从-40℃变化到125℃，输出电压变化仅为1.6mV，表明带隙基准的温度稳定性良好。瞬态分析进一步确认了电路在稳态时的输出稳定性。 5. **工艺角分析**： PVT（Process, Voltage, Temperature）分析是评估IC性能的关键，因为工艺角的变化会影响器件的电气特性。在SMIC库中，MOS管有五种工艺角，而电阻和电容有三种。通过对不同工艺角的仿真，设计师可以了解电路在各种实际制造条件下的行为，确保其在广泛的工作条件下都能提供稳定的参考电压。 通过这个教程，学习者可以掌握无运放带隙基准的设计基础，以及如何在Cadence Virtuoso环境中进行工艺角模拟，这对于提升集成电路设计的稳健性和可靠性至关重要。