圣诞节网站怎么做,网站制作模板北京,大连网站建设佳熙科技,上海做网站设计公司前言#xff1a;为什么需要gm/id
#xff08;一#xff09;主流设计方法往往侧重于强反型区#xff08;过驱0.2V#xff09;#xff0c;低功耗设计则侧重于弱反型区#xff08;0#xff09;#xff0c;但现在缺乏对中反型区的简单和准确的手算模型。
1.对于…前言为什么需要gm/id
一主流设计方法往往侧重于强反型区过驱0.2V低功耗设计则侧重于弱反型区0但现在缺乏对中反型区的简单和准确的手算模型。
1.对于弱反型有最低的功耗但速度慢
2.中反型区功耗速度恰当
3.强反型区速度较快但功耗和摆幅较差。
二现代集成电路制造中使用的制程十分先进短沟道效应等非理想效应使得先进工艺下MOSFET器件的I-V特性无法用Square-law很好的拟合。
三Square-law仅仅反应了器件沟道强反型时的理想电子漂移电流模型对于弱反型等情况无法表示。
四foundry给出的工艺库中几乎无法查找到所需参数。无法通过手算分析电路设计人员容易陷入盲目调节管子的尺寸调着调着不知怎地“恰好”满足了设计的需求但往往给出的并不是最优解而且也缺少标准化的设计方法。gm/id方法就是利用管子被做出来后或者依据pdk被设计后固有的参数与我们所需要的电流、跨导、栅长宽构成联系通过图表的方式呈现出来供我们参考。相比依据推算的理想公式自然要准确的多。
一、基础公式理解
过驱动电压
由 饱和区电流公式并且忽略了沟道长度调制效应
可得 理解
1 可以理解为单位电流下的这里可以定义为“效率”。即在分配相同的电流时当管子的“效率” 越大 所得到的越大。
2从 可以分析出对于不同值的管子达到相同的所需要的过驱动电压不一样。而固定电流仅由过驱动电压有关过驱动电压越大电流越大。
二、gm/ID的取值讨论
通过对一个管子的 的合理取值来达到增益与带宽的折中增益带宽积GBW确定同时兼顾噪声的影响。
对于一个固定工艺和固定参数的管子
1.增益gain
gm/ID值越大增益越大
栅长L值越大增益越大。
2.带宽
gm/ID值越小带宽越大
栅长L值越小带宽越大。
3.噪声
此处只考虑管子自身最大的噪声源——热噪声与频率有关的闪烁噪声暂不考虑。 MOS作为放大器噪声在输入端设计时要使得稍大gm/ID稍大MOS作为电流镜噪声在输出端设计时要使得稍小gm/ID稍小
三、依据gm/ID设计管子尺寸W、L
电流密度 单位尺寸W下的电流。
在不同的gm/ID取值下有着不同的电流密度 。同时管子的栅长L对电流密度 也有一定影响。
设计管子尺寸思路
1选定合适的gm/ID的数值
2选定L的数值
3即可得到唯一确定的ID/W的数值
4计算得到W的数值。
四、设计流程
1.计算gm的数值一般为输入管
从给定的增益带宽积GBW和所需要的负载电容入手
需要考虑电路本身的寄生参数所以计算时取1.2倍的。 2.带宽和增益折中后选定gm/ID和L得到ID
若所在支路电流是确定的可以直接跳到步骤3。
3.在曲线里得到ID/W的数值
4.得到W
5.仿真验证可跳到步骤2重新微调
五、曲线仿真
本文使用的工艺库为smic13mmrf_1233。 对变量赋初值。其中W对仿真结果稍微有点影响后期根据实际得出的W微调后重新仿真。 设置dc仿真变量为vgs 打开Calculator,找到waveVsWave来绘制波形: 选择 waveVsWave后点击Calculator中上方的os按钮之后点击原理图中的晶体管在小窗口选择gmoverid。 将Calculator中缓冲区Buffer里显示的公式复制粘贴到波形绘制区的x轴位置 再将“self_gain”添加进Y轴。此处不需要再次点击晶体管了只需要在小窗口中的list里直接选择即可 部分工艺库没有self_gain,就手动输入下面公式
OS/M0,gm/OS/M0,gds 点击Apply再点小齿轮将生成的公式送回到仿真环境中。 还需要id的数值添加进去之后手动输入除以变量W就是前面提到的电流密度。 另外我们也可以扫描出过驱动电压Vov和沟道长度调制系数 λ可以直接使用以下代码。在一些文献中也提到用VGS参数。
waveVsWave(?x OS(/M0 gmoverid) ?y (OS(/M0 vgs) - OS(/M0 vth)))
waveVsWave(?x OS(/M0 gmoverid) ?y (OS(/M0 gds) / OS(/M0 id)))
waveVsWave(?x OS(/M0 gmoverid) ?y OS(/M0 vgs))设置参数扫描将栅长L从500n扫描至2000n 。 右键单击id/w-gmoverid图像的Y轴将其改成对数显示。 修改之后如下所示更加直观。 快捷键V可添加一个Marker。
后话
声明本文仅供个人学习交流无任何商业行为。
参考文章链接
链接一模拟CMOS集成电路设计中的gm/id设计方法及用Cadence Virtuoso IC617仿真有关参数曲线_virtuoso 算斜率-CSDN博客
链接二
gm/ID设计方法学习与仿真_gmid-CSDN博客
