音频功率集成电路及功率器件研究

摘要

随着科技水平的提高，功率集成电路发展迅速。功率集成电路(PIC)是指将高压功率器件与信号处理系统及外围驱动电路、接口电路、保护电路、检测电路等集成在同一芯片的集成电路。音频功率放大器是功率集成电路中的一个重要组成部分，并且广泛应用与消费类电子产品中。我国是全球最大的消费类电子商品市场和生产基地，音频功放的需求日益倍增，因此研究音频功率放大器具有非常实际的意义。 本文对SGS-THOMSON公司的音频功率放大芯片TDA7294进行深入的研究和分析，以Cadence以及SynopsysMedici软件为工具，重点对芯片内部电路模块进行了提取和线路分析仿真；并通过器件仿真软件对实现该芯片的特殊的BCD工艺及器件结构进行分析和探讨。另外，根据上海先进的LOF392工艺进行重新设计和流片测试。 文章第一章介绍功率集成电路的相关现状以及芯片TDA7294的特点和应用；第二章详细分析了芯片的内部线路图，重新设计音频功放LS7294；第三章对芯片中的特殊元器件进行了仿真分析，并且完成了在CMOS工艺下的延伸漏极NMOS功率管研究；第四章着重于芯片的工艺分析和探讨，并完成了芯片版图的绘制；第五章为全文的总结。

目录

文摘

英文文摘

第一章音频功率集成电路介绍

1.1功率集成电路的发展

1.2音频放大器的分类

1.3音频放大器重要参数

1.4 TDA7294音频功率放大芯片介绍

1.4.1 TDA7294的主要特点及性能指标

1.4.2 TDA7294应用电路

本章小结

附图

第二章LS7294电路的分析及仿真

2.1 LS7294模块电路的分析与仿真

2.1.1输入级及控制开关

2.1.2基准源和待机/静音窗口比较器

2.1.3待机控制单元

2.1.4静音控制单元

2.1.5输出功率管下管保护电路

2.1.6输出功率管上管保护电路及自举电路

2.1.7中间MOS增益级及功率输出级电路

2.2整体电路的仿真及优化

本章小结

第三章工艺的分析及器件仿真

3.1芯片中的器件结构

3.1.1 NPN管、PNP管

3.1.2电阻、电容

3.1.3 CMOS

3.1.4齐纳二极管

3.1.5几种特殊的功率MOS

3.2器件仿真和分析

3.2.1 VDMOS的分析和仿真

3.2.2 LDMOS的分析仿真

3.2.3 NPN击穿模拟

3.2.4 CMOS工艺中的延伸漏极MOS功率管研究

本章小结

第四章音频功率放大芯片版图设计

4.1 BCD工艺介绍

4.1.1半导体工艺介绍

4.1.2流片工艺介绍

4.1.3设计规则提取

4.2版图设计规则细化

4.2.1隔离岛连接

4.2.2 Channel Stopper

4.2.3高压PN结设计

4.2.4 High Voltage Crossings

4.3静电(ESD)保护

4.4流片版图

本章小结

第五章总结

硕士期间发表的论文

参考文献

致谢