可變增益放大器電路佈局

本設計參與國家晶片系統中心(CIC)的 TSMC0.35um Mixed Signal Process 前瞻性晶片製程，晶片設計為可變增益放大器放大電路，電 路圖佈局分別為含有直流放大效應與修正後無直流放大效應的可變 增益放大器，如圖 5.6、圖 5.7。

圖 5.6 CMOS 電流模式可變增益放大器含直流雜訊效應

圖 5.7 CMOS 電流模式可變增益放大器無直流雜訊效應

下線晶片製作上我們以無直流放大所設計的精簡型可變增益放 大器電路為主，電路需用到兩個輸入及一個輸出，包括VDD 和 VSS 各兩組，總共為七個PAD，為 PAD limit，

因考量

中的

POLY

面需要為全部區域的 14%，在

排列方式上分別嘗

試以單邊、正方形等，最後以計算面積最小又可符合

的正方形排列為主，如圖 5.7。

圖5.8 可變增益放大器無直流雜訊效應電路佈局圖 當兩輸入電流Ix 為 7uA~9uA、Iy 為-7uA~2uA 時，Pre-layout simulation、Post-layout simulation 比較圖，如圖 5.7 至圖 5.9。

圖5.9 可變增益放大器 Ix 為 7uA Post-layout simulation

圖5.10 可變增益放大器 Ix 為 8uA Post-layout simulation

圖5.11 可變增益放大器 Ix 為 9uA Post-layout simulation

  TT 

FF 

FS 

SF 

SS 

圖5.12 可變增益放大器電路 5 種 corner 比較圖

第六章 結論與未來研究

在 第 二 章 中 ， 我 們 提 到 泰 勒 二 階 展 開 式 ， 應 用 壓 縮 擴 展 (companding)方法，以泰勒展開近似自然對數函數(Logarithm)與指數 函數(Exponential)來實現，電路設計上用 6 個 MOS 與 2 個電流源為 基礎，應用在第三章、第四章的開 n 次方電路、可變增益放大器，模 擬實驗上在都有不錯的效果。開 n 次方電路上，有較大的輸入電流

，相對誤差可以在 2%以內，也有 400MHz 以上的頻寬。

可變增益放大器下，輸入電流 A

120

~ A

40μ μ

A 9

~ A

7μ μ ，在泰勒二階近似式輸出的 線性度更可達到 12dB 以上，頻寬也有 80MH 以上。在這三個電路模 擬上，我們也驗證以自然對數函數與指數函數來實現壓縮擴展方法是 可行的。

未來的研究也可以應用壓縮擴展方法來設計不同電流模式的類 比電路，在近似法上同樣可以應用最小平方近似法、柴比雪夫近似 法、內插法等等，對於以後電路設計上可達到更精簡，在實體化面積 也可做到更小，應用的層面也可以更為寬廣。

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