Bosh sahifa > Yangiliklar > Kontent

CMOS Analog O'chirish uchun Layout Design

Jan 20, 2018

Zamonaviy CMOS texnologiyasini joriy etish tobora kuchayib boradi, tezroq va tezroq ishlaydi, ishchi kuchlanish miqdori kamayadi, qurilma o'lchamini kamaytiradi, chip maydonini tejaydi, energiya sarfini kamaytiradi, ichki tezlikni yaxshilaydi, lekin turli xil modullarni o'zaro bog'lash va ideal bo'lmagan tartibni loyihalash tizimning tezligi va aniqligini cheklaydi, shuning uchun layout dizayni analog elektron birligining analog elektron konstruktsiyasining muhim jihati bo'lib, ikkita printsip bor: chip maydonini kamaytirish va parazitik komponentlarga ta'sir qilish bu ishda elektron ko'rsatkichi eng past darajaga tushib, asosan analog tranzistorlar va simetri interdigital elektron rejasini kiritadi. Rezistor va kondansatörlarni joylashtirishni qisqacha tavsifi va o'zaro bog'liqlikni amalga oshiradi.


1 Katlama usuli yordamida CMOS birligi o'chirilgan

Haqiqiy MOS davrida parazitar qarshilik va quvvat mavjud. Bunday parazitar parametr asosan darvozaning shakli bilan belgilanadi. Darvoza maydoni devorning konstruktsiyasi bilan aniqlanganligi sababli, qurilma eshikning sig'imini kamaytirish uchun tartibni o'rnatish imkoniyati bo'lmaydi, biroq boshqa qurilmani parazitik hajmini kamaytirish mumkin, masalan, qurilmaning o'rnatilgan shakli sozlanishi. PN birikma quvvati. Analog integral sxemalar uchun, elektronning tugunning sig'imning dinamik ishlashi, parallel tranzistorli strukturasi, bir xil kenglik uzunlikdagi MOS trubkasi, keng tarqalgan manba va drenaj tizimining strukturasini o'zlashtirishi tufayli, manba va drenaj hududlarining umumiy maydoni, shuning uchun tugunni bir vaqtning o'zida kamaytiradi. MOS qurilmasi manbaini qisqartiradi va PN birlashma quvvati sxemasini to'kib tashlaydi.

1.png


Tajribaga ko'ra, kattalikli eshikning MOS tüpünden foydalanib, tranzistorun eshik direncinin transconduktansın karşıtlığından kam bo'lishini ta'minlash uchun har bir barmoq tranzistor kengligi tanlangan. Kam shovqinli dasturlarda eshik qarshiligi 1 / gm, 1/5 dan 1/10 gacha bo'lishi kerak va parallel MOS naychalarining soni shuningdek kanalning kanal kengligi W bilan belgilanadigan interdijitlar soni va kanal har bir interdigitalga mos keladigan kichik o'lchamli MOS trubasining kengligi. Bitta qurilmaning ish faoliyatini optimallashtirishni hisobga oladigan bo'lsak, kichik hajmli MOS trubkasi nisbati barcha parallel qurilmalar tomonidan ishg'ol qilingan maydonni, layoutning tartibga solingan talablarini va jarayonning tarqalish ta'sirini ham hisobga olish kerak.


Interdigital struktura qabul qilinganda, turli vilkalar indekslari kontaktlarning zanglashiga ishlashiga turli ta'sir ko'rsatadi. Quyidagi 3 interdigitatsiya qilingan barmoqlar va 4 ta interdigitate qurilma inshootlari bir va hatto interdigitlar o'rtasidagi o'xshashlik va farqlarni ko'rsatish uchun misol sifatida olinadi. Shakl 2da ko'rsatilgandek.

2.png


Oddiy raqamli qurilma tuzilishi manba qochqinning maydonida, ya'ni bir xil manba quvvati va drenaj kondansatkichiga tengdir. Bitta raqamli barmoqning qurilma tuzilishi uchun, manba qochqinning hududlari soni teng emas va ikkovi orasidagi farq faol mintaqadir. Shuning uchun, manba va drenajning umumiy maydoni farq qiladi, shuning uchun mos keladigan imkoniyatlar ham har xil. Dizaynni loyihalashda, qaysi kutupning sig'imga sezgirligini ko'rib chiqing va keyinchalik tegishli qutb maydonini kamaytiring. Maydoni qanchalik kichik bo'lsa, u kattaroqroq bo'ladi.


Yuqorida keltirilgan tahlildan, interdigital transistorni ishlab chiqishda, imkon qadar iloji bo'lsa, tranzistorga parallel barmoq tranzistorining ko'pligiga parallel tranzistorni qo'llash, garchi eshik qarshiligini kamaytirishning afzalliklari bo'lsa-da, manba va drenaj mintaqasi atrofida. Qatlamning bir nechta soni uchun (vilkalar indekslari N), manba drenaj maydonining atrof-muhit qopqog'i:

3.png

E - qochqinning uzunligi, V - kengligi o'zgaruvchanligi va Cjsw birlik uzunligi yon devor hajmi.


Yuqoridagi formadan topilgan: agar MOS naychasining Vlig'i aniq bo'lsa, manba sızıntısı atrofida KAP kapasitesini kamaytirish uchun N va E qiymatlari V qiymatidan ancha past bo'lishi kerak. Amalda, ba'zan bu printsip eshik shovqinining nisbati kamayib ketishiga zid keladi va amaliyotga mos ravishda mos usul qabul qilinishi kerak.


2 Mos trubasining xatosi va mos kelmasligi

Bir xil qurilmalarning elektr xususiyatlari jarayon va materiallar xususiyatlari va parazit ta'siridan so'ng aynan bir xil emas. Shuning uchun, shaxsiy qurilmalar va tartibni dizayni, qurilma mos kelmasligi va xatoliklar muammosini to'liq hisobga olinishi kerak, chunki u noto'g'ri xatolikka yo'l qo'ymaslik yoki kamaytirish uchun layout dizayni orqali va misol sifatida differentsial juftda 3 (a) ga qarang. (b) naychaning turli tomonlari bilan ikki MOS, osonlik bilan ionning joylashtirilishi tufayli anisotropik geometrik buzilish. Shakl 3 (d) da ko'rsatilgan tartib keng tarqalgan manba tuzilishi. Injektsiya burchagi tomonidan soya hosil bo'lganda, biri drenaj maydonida joylashgan, ikkinchisi esa manba maydonida joylashgan bo'lib, u ikkita MOS quvurini mos kelmaydi. 3-rasm (s) yaxshi simmetriyadir.

4.png

Haqiqiy tartibda shakl 4da ko'rsatilgan simmetriya darajasini oshirish uchun odatda shakl 3 (d) bilan har ikki tomonga ham virtual kolba qo'shiladi.

5.png

Shakl 5 (a) da ko'rsatilgandek, M1 tomoni orqali erkin metall chizig'i mavjud va u simmetriya darajasini pasaytiradi va M1 va M2 o'rtasida katta mos kelmasligi sababli CMOS davriy simulyatorida chiziq yo'nalishi bo'yicha muhimdir atrof muhitning ta'sirini kamaytirish uchun, M2 simmetriyasining yonida MOS quvurining bir xil yo'nalishda mos kelmaydigan ta'sirini bartaraf etish uchun shakl 5 (b) da ko'rsatilgandek bir xil simli (yoki to'xtatib qo'yilgan) bo'lishi kerak. Shakl 6da ko'rsatilganidek, har bir MOS tube va MOS tüpünün o'zaro teng tamoyilini qabul qilishi mumkin, keyin esa o'zaro "joyga jamlanganda" ni amalga oshiradi. Bu M1 va M2 orasidagi o'yinni ta'minlaydi. Biroq, etakchi omil hisobga olinadigan bo'lsak, kabellar yanada murakkablashadi va simmetriyaning simmetriya bilan bog'liq qiyinchiliklari ko'proq bo'ladi. Shuning uchun, faqat yuqori hassasiyetli operatsion amplifikatörün kirish portida ushbu shakl qabul qilinadi.

6.png

7.png


3 qarshilik qarshiligi va sig'imning mos kelishi

Polikristal qarshilikning moslik darajasi geometrik o'lchamdagi funktsiyadir. Mos qurilmaning tartibga solish qoidalarining aksariyati qarshilik uchun ham qo'llaniladi. To'liq aniqlangan uzun va keng oranlardagi qarshilik bir xil birlik qarshiligini ketma-ket yoki parallel ravishda (bir xil yo'nalishda) tashkil etish kerak. Mos keladigan qarshilik bilan strukturani loyihalashda, elektronning elektr xarakteristikalari asosan mutanosiblik bilan bog'liq, biroq qarshilikning mutlaq qiymati aniqligi bilan zaif funksiya aloqasi mavjud. Dizayni dizaynida, bu nisbiy qarshilik ko'pincha matritsa aloqasi tizimini nisbiy xatoni kamaytirish uchun ishlatadi.


Yuqori aniqlik davri uchun kondansatörün tartibi transistorlar va qarshilik uchun yuqoridagi printsiplarga rioya qilish kerak. Kapasitans xatosi, asosan, maydonning xatosidan va dielektrik qatlam qalinligidan kelib chiqadi. Shuning uchun u mutanosib qarshilikka o'xshaydi. Har bir kichik quvvati xato xatolari natijasida ishlab chiqarilganda, bu qopqoqning nisbati o'zgarishsiz qolishi mumkin.


4 Ulanishni bartaraf qilish kabellari loyihasi

Signalning chiziqlari orasidagi sig'im birlashma ta'sirini keltirib chiqarishi mumkin. Quyidagi ikki holatda sig'imning shakllanishi mavjud:

(1) ikkita uzatish liniyalari bir-birining ustiga o'ralgan kondansatörlarni hosil qilish uchun turli qatlamlarda qoplanadi.

(2) ikkita signal chizig'i bir qatlamga parallel bo'lib, parallel quvvat hosil qiladi.

Supero'tkazuvchi quvvati va parallel quvvati kamayib, konnektorlar orasidagi parallel uzunlikni qisqartirish va ikkala parallel o'tkazgich o'rtasida tuproqli yoki aniq potensialga ega bo'lgan simordni o'zaro bog'lash uchun ularni o'zaro bog'lash mumkin.


Quvvat liniyasining qarshilik ta'siri, shuningdek kuchlanishni beqarorlashtiradi va shovqinni hosil qiladi, kuchlanish liniyasi qarshilikni kamaytirish uchun qisqartirilishi yoki kengaytirilishi mumkin.