一种环形压控振荡器的版图结构的制作方法

本实用新型涉及集成电路设计领域，具体涉及一种环形压控振荡器的版图结构。

背景技术：

环形压控振荡器可以实现频率随控制电压变化而变化，因此被广泛的应用在频率合成器中，现有技术中的环形压控振荡器版图由于受电路结构的影响，通常呈纵向结构分布的环形压控振荡器的增益单元在布局时也呈纵向分布，此结构走线较长所占面积较大，且走线较长相应的寄生参数会较大，寄生参数一般有寄生电容、寄生电感，寄生参数会影响环形压控振荡器的电路性能，比如振荡频率降低，为了让振荡频率不受影响导致往往在振荡器中需要多增加部分器件去调节振荡频率，这样器件增多，导致版图面积较大不利于整体布局且增加生产成本。

技术实现要素：

本实用新型提供一种环形压控振荡器的版图结构，解决了环形压控振荡器现有的版图结构寄生参数较大和版图面积较大的问题。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

一种环形压控振荡器的版图结构，包含第一增益版图区域、第二增益版图区域、第三增益版图区域、第四增益版图区域，所述第一增益版图区域、第二增益版图区域、第三增益版图区域、第四增益版图区域依次串行布局连接；所述第一增益版图区域、第二增益版图区域、第三增益版图区域、第四增益版图区域均包含第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第一pmos管、第二pmos管，第一增益版图区域的2个pmos管与第二增益版图区域的2个pmos管相邻呈一字排列形成pmos管组；

第一增益版图区域的第一nmos管、第二nmos管分别位于pmos管组两端且以pmos管组进行轴对称，第一增益版图区域的第三nmos管位于pmos管组的一侧且位于第一增益版图区域的第一nmos管、第二nmos管的中间；第二增益版图区域的第一nmos管、第二nmos管分别与第一增益版图区域的第一nmos管、第二nmos管一一对应相邻且位于pmos管组两端，第二增益版图区域的第三nmos管位于pmos管组的另一侧且位于第二增益版图区域的第一nmos管、第二nmos管的中间；第三增益版图区域、第四增益版图区域的元器件版图位置与第一增益版图区域、第二增益版图区域的元器件版图位置相同。

本实用新型通过第一增益版图区域、第二增益版图区域、第三增益版图区域、第四增益版图区域依次串行布局连接，各增益版图区域依次排列，实现各增益版图区域逐级之间连线最短，且各个增益版图区域的第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第一pmos管、第二pmos管位置紧密合理且呈对称排列，元器件间走线较短，走线短会大大减轻寄生参数对电路的影响，使得电路性能更优良，且无须多增加元器件去减轻寄生参数对振荡频率的影响，有效的缩小了版图面积。

本实用新型带来的有益效果是：本实用新型的版图结构充分考虑模块内的寄生参数对实际电路性能的影响，通过对各增益版图区域的串行布局和各增益版图区域的元器件紧密、对称布局，有效缩减版图面积和走线长度，更好的实现了环形压控振荡器的功能。

附图说明

图1为实施例1的整体布局布线图；

图2为实施例1的第一增益版图区域和第二增益版图区域的布局布线图；

图3为现有技术的整体布局布线图；

其中101、301为第一增益版图区域，102、302为第二增益版图区域，103、303为第三增益版图区域，104、304为第四增益版图区域，201、202、203、206、207、208、305为nmos管，204、205、209、210为pmos管，211为隔离环。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例1

一种环形压控振荡器的版图结构，如图1所示，为整体布局布线图，第一增益版图区域101、第二增益版图区域102、第三增益版图区域103、第四增益版图区域104自上向下依次串行布局连接。其中第一增益版图区域101位于版图结构的顶端位置，第二增益版图区域102位于版图结构的中上位置，第三增益版图区域103位于版图结构的中下位置，第四增益版图区域104位于版图结构的底端位置。第一增益版图区域101与第二增益版图区域102凹凸布局连接，第三增益版图区域103与第四增益版图区域104凹凸布局连接，从图中可以看出凹凸布局连接使版图布局更加紧密，第一增益版图区域101、第二增益版图区域102与第三增益版图区域103、第四增益版图区域104呈对称布局。本环形压控振荡器采用了0.18μmcmos工艺，所选金属层次为3层，版图结构中输入输出从上下两端分别引出，电源vcc、地线vss均位于第四增益版图区域104底端，整体版图面积约为37μm×30μm。

由现有技术可知，环形压控振荡器一般由多级增益单元组成，将最后一级的输出与第一级输入相连形成环路。环路压控振荡器要实现环路振荡，只有在振荡器包含正反馈、频率相移等于180度、环路增益大于等于1的情况下，电路才会发生振荡，一般情况采用三级以上增益单元发生振荡，在此处采用四级增益单元，每级增益单元对应一个增益版图区域，四级增益单元分别对应第一增益版图区域101、第二增益版图区域102、第三增益版图区域103、第四增益版图区域104。第一增益版图区域101、第二增益版图区域102、第三增益版图区域103、第四增益版图区域104均包含3个n沟道mos管和2个p沟道mos管，此处n沟道mos管称为nmos管，p沟道mos管称为pmos管，3个nmos管为第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管，2个pmos管为第一pmos管、第二pmos管，3个nmos管和2个pmos管构成一个电流镜负载的差分放大电路，四级增益单元构成差分结构的环形压控振荡器，且满足振荡的三个条件：包含正反馈、频率相移等于180度、环路增益大于等于1。

如图2所示，为第一增益版图区域101和第二增益版图区域102的布局布线图，第一增益版图区域101中的3个nmos管为第一nmos管201、第二nmos管202、第三nmos管203，2个pmos管为第一pmos管204、第二pmos管205，第二增益版图区域102中的3个nmos管为第一nmos管206、第二nmos管207、第三nmos管208，2个pmos管为第一pmos管209、第二pmos管210。第一增益版图区域101中的2个pmos管与第二增益版图区域102的2个pmos管相邻呈一字排列形成pmos管组，第一增益版图区域101的第一pmos管204、第二pmos管205分别位于pmos管组的两端，第二增益版图区域102的第一pmos管209、第二pmos管210位于pmos管组的中间。第一增益版图区域101和第二增益版图区域102中的4个pmos管相互之间的距离为最小元器件距离紧密排列，4个pmos管位于第一增益版图区域101和第二增益版图区域102的布局布线图的中心位置，4个pmos管外部有设置隔离环211用于隔离nmos管与pmos管，防止电路之间的相互干扰。第一增益版图区域101的第一nmos管201、第二nmos管202位于第一增益版图区域101和第二增益版图区域102的布局布线图上半部分且分别位于pmos管组的两侧并以pmos管组进行轴对称，第二增益版图区域102的第一nmos管206、第二nmos管207位于第一增益版图区域101和第二增益版图区域102的布局布线图下半部分且分别位于pmos管组的两侧并以pmos管组进行轴对称，第一增益版图区域101的第一nmos管201、第二nmos管202分别与第二增益版图区域102的第一nmos管206、第二nmos管207一一对应相邻。第一增益版图区域101的第一nmos管201和第二增益版图区域102的第一nmos管206的间距、第一增益版图区域101的第二nmos管202和第二增益版图区域102的第二nmos管207的间距均为最小元器件距离，紧密排列；第一增益版图区域101的第三nmos管203位于pmos管组的相对一侧且位于第一增益版图区域101的第一nmos管201、第二nmos管202的中间位置，第二增益版图区域101的第三nmos管208位于pmos管组的相对另一侧且位于第二增益版图区域102的第一nmos管206、第二nmos管207的中间位置。pmos管组被第一增益版图区域101和第二增益版图区域102的6个nmos管四面包围，且在考虑到布线和干扰问题下，pmos管组与第一增益版图区域101和第二增益版图区域102的6个nmos管的四面间距均为最小间距。

由此可见，通过第一增益版图区域101的pmos管与第二增益版图区域102的pmos管的一字排列实现第一增益版图区域101与第二增益版图区域102凹凸布局连接，第一增益版图区域101和第二增益版图区域102整体布局紧密，第三增益版图区域103、第四增益版图区域104与第一增益版图区域101、第二增益版图区域102的元器件布局结构相同。整体版图结构呈对称结构，布局清晰紧密，布线简洁，有效缩小了版图面积。在此串行布局下，各个增益版图区域依次顺序且凹凸布局连接，第一增益版图区域101与第二增益版图区域102连接，第二增益版图区域102与第三增益版图区域103连接，第三增益版图区域103与第四增益版图区域104连接，元器件位置更紧密，元器件间的走线短，各增益版图区域逐级之间连线也最短，走线短，相应走线所产生的寄生参数小。由现有技术可知，走线与寄生参数有直接的关系，走线的长短、密度都会产生不同的大小的寄生参数，寄生参数值会影响振荡器的振荡频率、相移等。于是寄生参数小，对实际电路的影响小，提升振荡器的电路性能。

如图3所示，为现有技术的整体布局布线图，同样包含第一增益版图区域301、第二增益版图区域302、第三增益版图区域303、第四增益版图区域304，可以看出4个增益版图区域形状相同都为矩形，4个增益版图区域排列在一起为一个矩形，4个增益版图区域分别对应为四级增益单元，现有技术中的版图结构受电路结构的影响，通常呈纵向结构分布的环形压控振荡器的增益单元在布局时也呈纵向分布，此结构上一级增益单元与下一级增益单元的连线较长，且每个增益版图区域中元件布局也会受走线限制导致元件位置不够紧密，走线较长所占面积较大，且走线较长相应的寄生参数会较大，寄生参数一般有寄生电容、寄生电感，寄生参数会影响环形压控振荡器的电路性能，比如振荡频率降低。为了让振荡频率不受影响，一般会在每级增益单元中多加部分元器件，以使振荡频率可以达到预期值。如在此现有技术中每级增益单元中多加一个nmos管305调整振荡频率，以使振荡频率可以达到预期值，每级增益单元多增加一个nmos管，四级增益单元共多增加了四个nmos管，现有技术中的整体版图面积约为61μm×30μm，由此可见现有技术中的整体版图面积比本实用新型的整体版图结构面积大不少。

在本实用新型的环形压控振荡器的版图结构中，元器件之间布局更紧密走线更短，且各级增益单元之间布线短，寄生参数减小，对振荡频率影响低，因此不需要多加元器件去调整振荡频率，这样每级增益单元的元器件减少了，整体版图面积进一步缩小。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。