模拟CMOS集成电路设计（拉扎维）

额外一些记录

LVDS：低压差分信号
CML：电流模式逻辑
SerDes：串并转换/并串转换

第二章

2.1 MOS器件物理

多子少子：
主要指P型/N型半导体（衬底）中自由电子和空穴数量
P型自由电子多，空穴少，多子是自由电子，少子是空穴
N型空穴多，自由电子少，多子是空穴，少子是自由电子
不论N型半导体中的自由电子，还是P型半导体中的空穴，它们都参与导电，统称为“载流子”
结构：
NMOS在P型硅衬底（substrate）基础上，掺杂其余部分（栅源漏）（G、S、D）
尺寸问题：
多晶硅（G极）盖住的部分宽度W
沟道长度$ L_{eff} $和$ L_{drawn} $，后者为特征尺寸
$ L_{eff} < L_{drawn} $ 因为半导体工艺扩散的原因导致
$ .18μm $工艺指的是$ L_{drawn} ≥ 0.18μm $
$ W $ 栅宽
$ L_{drawn} $ 栅长
$ t_{ox} $ 多晶硅厚度尺寸大致在几个$ nm $级别
$ N_{sub} $ 衬底的掺杂浓度；掺杂半导体特点：载流子浓度由掺杂决定

工艺进步：$ L_{drawn} $减小，$ t_{ox} $减小，$ V_{DD} $减小
衬底

MOS事对称器件，S和D可交换，BJT非对称C和E不可交换
P管S高，N管S低（电压）

NMOS衬底接最低电位（GND）PMOS衬底接最高电位（VDD）

在P衬底的基础上，在n阱（n-well）里做PMOS的工艺叫做双阱工艺（标准CMOS工艺）
串扰（cross-talk）

衬底相连，但是有一定电阻，一个晶体管的一点扰动会影响到另一只晶体管的工作。

解决方案：深n阱工艺：
MOS和BJT做开关的区别

MOS的G对两端绝缘，BJT的B会对E有电流流出。
threshold voltage（阈值电压$ V_{TH} $）
CMOS也叫$ VCCS $ （压控电流源）
$ V_G $持续增加，形成两个电容
栅氧化层电容$ C_{ox} $（通常固定电容）
耗尽区的电容$ C_{dep} $（通常可变电容）

所以对于MOS来说栅和衬底之间是两个电容的串联
$ V_{TH} $表面转型时的栅极电压
$$
V_{TH} = Φ_{MS} + 2Φ_{F} + \frac{Q_{dep}}{C_{ox}}
$$
$ C_{ox} $为单位面积电容
$$
C_{ox}=\frac{ε_{SiO_{2}}ε_{0}}{t_{ox}}
$$
$ t_{ox} $越小，$ V_{TH} $越小
$ N_{sub} $越大，$ V_{TH} $越大
$ T $（温度）变化，$ V_{TH} $变化，通常情况随温度升高而降低。

第十五章振荡器

15.1 概述

巴克豪森准则：
一个负反馈电路的环路增益满足两个条件：
（1）. $ |H(jω_0)| < ∞ $
（2）. $ ∠H(jω_0) = 180° $
则电路在$ ω_0 $处振荡。
应用中，为了在存在温度和工艺变化的情况下确保振荡，典型地我们将选择环路增益至少2倍或3倍于所要求的值。

15.2 环形振荡器

由三极点的三级环形振荡器可以知道：
由于每级与频率有关的相移为60°以及低频信号的180°反相，每个结点的波形相对其相邻结点相位差为240°（或120°）。
可产生多相信号。
（推导略，详见拉扎维$ P_{545} $页

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15.1 概述

15.2 环形振荡器

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