MOS对管的共质心版图

前言

在做模拟集成电路设计实验时，设计的带隙基准电路中有一个差动放大器（五管OTA），这一放大器需要做到对管的对称。在版图设计中，需要考虑实际中可能导致对管失配的因素，所以在连接时需要使用插指型或者交叉耦合型的连接方法来抵消这种影响，也就是共质心的连接方法。下面是这两种连接方法的示意图：

这次实验过程中使用的是500μm工艺，这里以第一级差动放大器的pmos对管设计为\(\frac{W}{L}=\frac{50\mathrm{\mu m}}{2\mathrm{\mu m}}\)为例，将这一部分对管以交叉耦合的形式连接好。对于差动放大器另外的nmos对管，最好也能采用这种耦合方式，或者使用插指型结构。如果mos较小，将其尽量贴近放置也可减少失配。

一种不太合适的连接方式

连接时，采用以下的方法进行连接，从而可以引出三个端，在与其它电路结合时更加方便。这种连接方式实际上是将对管拆分成多个相同的单元结构，利用他们的串并联关系将两个管画到同一个区域，从而尽量减少实际中可能产生的失配问题。

这只是交叉耦合的一半。要使用交叉耦合的接法，需要对偶地画出BBAABBAABB，并将除了连线①以外的两条线和栅极对应连接起来（A接A，B接B）即可。同时可以分别在两侧各留出一个区域，用作Dummy管。这样就可以实现如下电路图所示的对管结构。

但实际上，当这种结构完整画出后，并不是一个真正的共质心结构。原因是如果我们画出A和B的质心，可以发现由于A在上面一行有6个，而下面一行只有4个，其质心更偏上。同理，B的质心更偏下。这样当制造时有一个从上到下的梯度时，则无法真正实现共质心（对管实现对称），会带来较不好的失配现象。

共质心版图应该实现的效果

从刚刚的例子就可以看出，要想画出并验证共质心结构是否正确，顾名思义，只需将对管A和B的质心都分别在图中画出来，然后就可以观察两个质心是否重合。如果不重合，则说明这种结构实际上并不是共质心结构。

因此，在设计对管尺寸时，最好也能考虑到后面使用这种结构时选择的“插指”数量，从而可以在后面设计出更好的共质心结构版图。