Modulgenerator för Matchade Transistorpar

by Öhman, Fredrik

Detta examensarbete syftar till att implementera en modulgenerator som automatiskt genererar ett matchat differentialpar. Detta för att enkelt kunna generera detta vanlig förekommande byggblock utan att behöva rita om allt från grunden. Modulgeneratorn som konstruerats klarar att skapa upp till 2x2 transistor block matchad layout med eller utan sköld. Programmet skapar med hjälp av indata från konstruktören en skräddarsydd layout som kan användas som byggblock i integrerade kretsar. Examensarbetet är slutfört och har genomgått omfattande testning The aim of this thesis is to implement a module generator that automatically generates a matched differential pair. That is, to easily create new pairs without having to draw everything from scratch. The module generator is able to create matched layouts with up to 2x2 transistor blocks with or without a guard-ring. The program uses a number of input parameters from the user to customize the layout. Hence, the generated blocks can be used in a large range of analog integrated circuits Nyckelord Keyword skill, matchning, modulgenerator, differentialsteg. Kapitel 1 – Inledning 1 1 INLEDNING 1.1 Bakgrund Integrerade kretsar förknippas ofta med digitala system, men det finns även ett stort behov av analoga integrerade system. Analog-till-Digital, Digital-till- Analog, digitalisering av fysiska signaler, anti-viknings och rekonstruktionsfilter är exempel på sådana kretsar. Datorsystem som behöver ett gränssnitt mot den verkliga världen innehåller t.ex. analoga kretsar. Visserligen utgör dessa analoga komponenter en liten del av den totala kretsytan men de kan vara en begränsade faktor prestandamässigt samt kräva betydande konstruktions-arbete. När man konstruerar integrerade högprestandakretsar vill man minimera de tilllverkningsfel som uppstår. Detta för att kretsen ska få egenskaper så lika de teoretiskt uträknade som möjligt. I analoga kretsar är det oftast inte det absoluta felet i prestanda som är det största problemet, utan de relativa variationerna i prestanda mellan transistorerna. Ett annat problem är parasitkapacitanser som uppkommer vid ledningsdragning mellan kretselement som degraderar prestandan. Dessa förekommer i alla integrerade kretsar men är speciellt märkbara i analoga. För att motverka dessa problem är det fördelaktigt att layoutmässigt skapa transistorer vars prestanda påverkas likartat. Detta kallas att matcha komponenter. 1.2 Uppgift Uppgiften består av att skapa en modulgenerator som skapar ett matchat differentialsteg. Ett differentialsteg är en krets som förstärker skillnaden mellan sina två ingångar. Den består av två transistorer där VIN definieras som skillnaden mellan V+ och V- (Figur 1.1). När VIN är 0 (dvs V+ =V-) ska VUT vara 0. Det är därför viktigt att transistorerna M1 och M2 uppför sig likartat. Differentialsteg är mycket vanliga i t.ex. försärkarsteg (Figur 1.2). 2 Generator för Matchade Transistorer V1 V2 VIN+ M1 M2 VIN-