Chip Design - CMOS Analog Integrated Circuit Design and Simulation Examples: Based on Cadence IC 617

Features of this book Suitable readers: beginners of CMOS analog and RF integrated circuit design, students majoring in electronic science and technology, integrated circuit science and engineering in colleges and universities, and scientific research and engineering technicians engaged in the field of microelectronics and integrated circuits This book focuses on material selection and is rich in content. Based on basic concepts and principles, it describes in detail the design methods of key units of CMOS analog and RF integrated circuits through case analysis, including case analysis of common circuit units in various integrated circuits. Content Introduction This book introduces the basic knowledge of CMOS analog and RF integrated circuits, focusing on the simulation methods and operation procedures for integrated circuit design using Cadence ADE software. This book contains case analysis of common circuit units in various integrated circuits, including operational amplifiers, low-noise amplifiers, RF power amplifiers, mixers, bandgap reference sources, analog-to-digital converters, etc. Contents Preface Chapter Introduction to CMOS Analog Integrated Circuit Design Process 1 1.1 Design Requirements and Solution Selection 2 1.2 Interactive Circuit Design and Simulation 2 1.3 Layout Design and Verification 3 1.4 Chip Tapeout and Test 5 1.5 Chapter Summary 7 Chapter Overview of ADE Simulation 8 2.1 Basic Interface and Operation 8 2.1.1 Software Startup 8 2.1.2 Library Manager 11 2.1.3 Schematic Editor 15 2.1.4 ADE Simulation Settings 19 2.1.5 Waveform Output Display and Calculation 22 2.2 Example Analysis: Common Source Amplifier 31 2.3 Chapter Summary 37 Chapter Basics of ADE Simulation Functions 38 3.1 DC Simulation 38 3.1.1 Basic Settings for DC Simulation 38 3.1.2 Example Analysis 39 3.2 AC Simulation 46 3.2.1 Basic Settings for AC Simulation 46 3.2.2 Example Analysis 47 3.3 Transient Simulation 50 3.3.1 Basic Settings for Transient Simulation 50 3.3.2 Example Analysis 51 3.4 Noise Simulation 53 3.4.1 Basic Settings for Noise Simulation 53 3.4.2 Example Analysis 54 3.5 S-Parameter Simulation 56 3.5.1 Basic Settings for S-Parameter Simulation 56 3.5.2 Example Analysis 57 3.6 Parameter Sweep 62 3.6.1 Basic Settings for Parameter Sweep 62 3.6.2 Example Analysis 63 3.7 Monte Carlo Simulation 65 3.8 Summary of This Chapter 73 Chapter Operational Amplifier 74 4.1 Introduction to Operational Amplifiers 74 4.1.1 Overview of Operational Amplifiers 74 4.1.2 Common Operational Amplifier Structures 75 4.2 Single-Stage Fully Differential Folded Cascode Operational Amplifier 77 4.2.1 Schematic Diagram and Parameters 77 4.2.2 Circuit Diagram Drawing 81 4.2.3 Simulation Verification 85 4.3 Closed-Loop Operational Amplifier 98 4.3.1 Switched Capacitor Integrator 98 4.3.2 Transient Characteristics Simulation and Frequency Characteristics Simulation 98 4.4 Summary of this Chapter 103 Chapter Low Noise Amplifier 104 5.1 Overview of Low Noise Amplifier 104 5.1.1 Performance Parameters of Low Noise Amplifier 104 5.1.2 Classification of Low Noise Amplifier Structures 111 5.2 Example Analysis: S-Band Low Noise Amplifier 114 5.2.1 Circuit Construction 114 5.2.2 Impedance Matching and Noise Figure Simulation 117 5.2.3 Large Signal Noise Simulation 122 5.2.4 Stability Simulation 124 5.2.5 Linearity Simulation 125 5.3 Summary of this Chapter 134 Chapter RF Power Amplifier 135 6.1 Overview of Power Amplifier 135 6.1.1 Performance Parameters of Power Amplifier 135 6.1.2 Types of Power Amplifier 136 6.1.3 Load Line Matching 137 6.2 Example Analysis: S-Band Power Amplifier 138 6.2.1 Circuit Construction 138 6.2.2 Circuit Parameter Simulation 143 6.2.3 Load-Pull Effect and Optimal Load Impedance Matching 152 6.2.4 Index Test and Circuit Optimization 157 6.3 Summary of This Chapter 159 Chapter Mixer 160 7.1 Overview of Mixer Design 160 7.1.1 Basic Principles of Mixers 160 7.1.2 Mixer Performance Parameters 161 7.1.3 Mixer Classification and Common Structures 162 7.2 Example Analysis: S-Band Gilbert Double Balanced Down-Conversion Mixer 164 7.2.1 Circuit Construction 164 7.2.2 Harmonic Distortion Simulation 170 7.2.3 Noise Figure Simulation 174 7.2.4 Conversion Gain Simulation 179 7.2.5 Linearity Simulation 183 7.3 Summary of This Chapter 193 Chapter Bandgap Reference Source 194 8.1 Overview of Bandgap Reference Source 194 8.1.1 Bandgap reference performance parameters 194 8.1.2 Basic principles of bandgap reference 196 8.2 Example analysis: bandgap reference voltage source 201 8.2.1 Circuit construction 201 8.2.2 Circuit parameter simulation 208 8.3 Chapter summary 220 Chapter Analog-to-digital converter 221 9.1 Overview of analog-to-digital converter 221 9.1.1 Basic principles of analog-to-digital converter 221 9.1.2 Performance parameters of analog-to-digital converter 222 9.1.3 Circuit structure of analog-to-digital converter 225 9.2 Example analysis 1: parallel analog-to-digital converter 230 9.2.1 Design and time domain simulation of parallel analog-to-digital converter 230 9.2.2 Frequency domain simulation of parallel analog-to-digital converter 238 9.3 Example analysis 2: successive approximation analog-to-digital converter 240 9.3.1 Design and time domain simulation of successive approximation analog-to-digital converter 240 9.3.2 Frequency Domain Simulation of Successive Approximation Analog-to-Digital Converters 248 9.4 Chapter Summary 249 References 250