電路原理圖設(shè)計及Hspice試驗報告

1、電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程名稱: 學(xué) 號 姓 名 教 師實驗一（微電子技術(shù)系） 實驗報告書電路原理圖設(shè)計及Hspice年06月15日基本電路圖的Hspice仿真實驗時間：同組人員：一、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫電路圖。.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對反相器電路進行仿真，研究該反相器電路的特點二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實驗原理和內(nèi)容激勵源：直流源、交流小信號源。瞬態(tài)源：正弦、脈沖、指數(shù)、分線段性和單頻調(diào)頻源等幾種形式。分析類型：分析類型語句由定義電路分析類型的描述語句和一些控制語句組成，如直流分析（.OP）、交流小信號分析（.

2、AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN等分析語句，以及初 始狀態(tài)設(shè)置（.IC ）、選擇項設(shè)置（.OPTIONS等控制語句。這類語句以一個“.”開 頭，故也稱為點語句。其位置可以在標(biāo)題語句之間的任何地方，習(xí)慣上寫在電路描述語句之后。基本原理：（1）當(dāng)UI=UIL=0V時，UGS1=0因此V1管截止，而此時|UGS2|UTP|,所以V2導(dǎo)通，且導(dǎo)通內(nèi)阻很低，所以 UO=UOHUDD 即輸出電平.（2）當(dāng) UI=UIH=UDD寸,UGS1=UDDUTV1 導(dǎo)通，而 UGS2=0|UTPJ 因止匕 V2截止。 此時UO=UOL0,即輸出為低電平?？梢?，CMOS相器實現(xiàn)了邏輯非的功能.四、實驗步驟.打開Caden

3、ce軟件，畫出CMOS(相器電路圖，導(dǎo)出反相器的 HSPICEK表文件.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明。.對5個首尾連接的反相器組成的振蕩器進行波形仿真。.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù)輸入輸出仿真：網(wǎng)表：* lab2c - simple inverter.options list node post.model pch pmos.model nch nmos*.tran 200p 20n.dc vin 0 5 1m sweep data=w.print v(1) v(2).param wp=10u wn=10u.data wwp wn

4、10u 10u20u 10u40u 10u40u 5u .enddatavcc vcc 0 5vin in 0 2.5 *pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20ncload out 0 .75pm1 vcc in out vcc pch l=1u w=wpm2 out in 0 0 nch l=1u w=wn.altervcc vcc 0 3 .end 圖像： 瞬態(tài)仿真： 網(wǎng)表：* lab2c - simple inverter.options list node post.model pch pmos.model nch nmos.tran 200p 20n.print tr

5、an v(1) v(2)vcc vcc 0 5vin in 0 2.5 pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20ncload out 0 .75pm1 vcc in out vcc pch l=1u w=20um2 out in 0 0 nch l=1u w=20u.endcload out 0 .75pml vcc in out vcc pch l=1u w=20um2 out in 0 0 nch l=1u w=20u.end圖像：網(wǎng)表：* lab2d - 5 stage driver.options list node post*.model pch pmos*.model

6、 nch nmos.tran 1n 10n.print tran v(1) v(2) i(vcc).global vccvcc vcc 0 5*vin 1 0 2.5 pulse .2 3 .5 2n 2n 2n 5n 20n.ic v(1)=5xinv1 1 2 invxinv2 2 3 invxinv3 3 4 invxinv4 4 5 invxinv5 5 1 inv*cd1 6 0 1.75f.subckt inv in outm1 vcc in out vcc PENH l=1u w=20um2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u.ends inv.end圖像：對5

7、個首尾連接的反相器組成的振蕩器進行波形仿真。* lab2d - 5 stage driver.options list node post.tran 1n 30n.print tran v(1) v(2) i(vcc).global vccvcc vcc 0 5.ic v(1)=5.lib E:chycz6h_v20.lib ttxinv1 1 2 inv1xinv2 2 3 inv1xinv3 3 4 inv1xinv4 4 5 inv1xinv5 5 1 inv2.subckt inv1 in outm1 vcc in out vcc PEPH l=1u w=20um2 out in 0

8、0 NENH l=1u w=20u .ends invl.subckt inv2 in outml vcc in out vcc PEPH l=1u w=20um2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u.ends inv2 .end 仿真圖像：六、結(jié)果及分析仿真結(jié)果已經(jīng)在實驗步驟中得出。通過上機實際操作電腦對反相器進行仿真，驗證 了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模塊，從中還學(xué)到了集成電路 工藝和版圖方面的一些知識。不但學(xué)會了電路仿真方面的很多基本技能，而且對微電子 工藝也進一步得到了掌握；通過對反相器電路的仿真，掌握了HSPIC改件的使用。提高了自己的動手能力

9、。將書本上學(xué)的理論知識實際操作了一遍，為以后做模擬電路的工作 打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成反相器電路的各種仿真，感覺收獲頗大。實驗二 偏置及電流鏡實驗時間： 同組人員：一、實驗?zāi)康?鞏固用Cadence軟件畫電路圖.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對偏置及電流鏡電路進行仿真，并研究該電路的特點二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實驗原理和內(nèi)容四、實驗步驟.打開Cadence軟件，畫出偏置及電流鏡的電品&圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICEW表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明。.仿真當(dāng)為1X電流

10、鏡時的電路。.仿真當(dāng)溝道長度都增加10倍時的電路。.仿真當(dāng)為4X電流鏡時，只需要溝道寬度增加 4倍的電路。.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù)仿真網(wǎng)表：* * auCdl Netlist:Library Name: zyzTop Cell Name: lab4View Name: schematicNetlisted on: Apr 28 15:50:08 2011*.BIPOLAR.RESI = 2000*.RESVAL*.CAPVAL*.DIOPERI*.DIOAREA*.EQUATION*.SCALE METER*.MEGA.PARAM*.GLOBAL vcc!+ gnd!.PIN v

11、cc!+ gnd!*Library Name: zyzCell Name: lab4View Name: schematic*.SUBCKT lab4*.PININFORR0 vcc! net5 500 $RPMM0 net5 net5 gnd! gnd! NM W=1u L=10u m=1.ENDS*lab4.OPTIONS POST LIST node.GLOBAL vcc!+ gnd!vcc vcc! 0 3.dc vcc 0 5 0.1MM0 vref vref gnd! nenh W=5u L=1u m=1RR0 vcc! vref 500k.print v(Vref) i(mm0)

12、.end*lab4.OPTIONS POST LIST node.GLOBAL vcc!+ gnd!vcc vcc! 0 3.dc vcc 0 5 0.1MM0 vref vref gnd! nenh W=5u L=1u m=1RR0 vcc! vref r_value.dc r_value 500k 2000k 100.param r_value=1020k wn=5u.print v(Vref) i(mm0) .end仿真圖像：更改寬長比時：.當(dāng)為1X電流鏡時*mirror2.libF:hspice0631cz6h_v20.libtt.options list node postMM0 v

13、ref vref gnd! gnd! nenh w=5 L=1u m=1RR0 vcc! vref r_value $RPMM1 vout vref gnd! gnd! nenh w=5 L=1u m=1vout vout 0 3.dc vout 0 3 0.1vcc vcc! 0 3.param r_value=1020k.print v(vref) i(mm0) i(mm1) .end仿真圖像：當(dāng)溝道長度都增加10倍時.當(dāng)為4X電流鏡時，只需要溝道寬度增加 4倍。*mirror2.libF:hspice0631cz6h_v20.libtt.options list node postMM0

14、 vref vref gnd! gnd! nenh w=5 L=10u m=1RR0 vcc! vref r_value $RPMM1 vout vref gnd! gnd! nenh w=20 L=10u m=1vout vout 0 3.dc vout 0 3 0.1vcc vcc! 0 3.param r_value=1020k.print v(vref) i(mm0) i(mm1) .end仿真圖像：六、結(jié)果及分析如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實驗步驟中得出。通過上機實際操作電腦對偏置及 電流鏡進行仿真，驗證了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模塊， 從中還學(xué)到了集成電路工

15、藝和版圖方面的一些知識。不但學(xué)會了電路仿真方面的很多基 本技能，而且對微電子工藝也進一步得到了掌握；通過對偏置及電流鏡電路的仿真，掌 握了 HSPIC改件的使用。提高了自己的動手能力。將書本上學(xué)的理論知識實際操作了一 遍，為以后做模擬電路的工作打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成偏置及電流鏡電路的各種仿 真，感覺收獲頗大。實驗三 共源放大器（一）實驗時間：同組人員一、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫電路圖。.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對共源放大器電路進行仿真，并研究該電路的特點。二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實驗原理和內(nèi)容實驗原理：析類型語

16、句由定義電路分析類型的描述語句和一些控制語句組成，如直流分析 （.OP）、交流小信號分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN等分析語句，以及初始狀態(tài)設(shè) 置（.IC ）、選擇項設(shè)置（.OPTIONS等控制語句。這類語句以一個“.”開頭，故也 稱為點語句。其位置可以在標(biāo)題語句之間的任何地方，習(xí)慣上寫在電路描述語句之后。實驗內(nèi)容：.放大器的瞬態(tài)仿真.放大器的20mVfe真仿真.放大器的柵變寬仿真.放大器在正常情況下的仿真四、實驗步驟.打開Cadence軟件，畫出共源放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICES表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明

17、。.修改網(wǎng)表，對共源放大器瞬態(tài)進行仿真。.修改網(wǎng)表，對共源放大器20V失真進行仿真。6修改網(wǎng)表，對共源放大器的柵變寬進行仿真。.在正常情況下對共源放大器進行仿真.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù)仿真網(wǎng)表：*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uvin vin 0 2.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end仿真圖像：瞬態(tài)仿真網(wǎng)表：*M0 Vref Vref 0 0 n

18、enh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uvin vin 0 1.79 sin(1.79 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end瞬態(tài)仿真圖像：*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1u

19、vin vin 0 1.787 sin(1.787 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end失真網(wǎng)表(20mV*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uvin vin 0 1.787 sin(1.787 20m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end失真圖像(20mV柵

20、變寬網(wǎng)表：*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=11uIref VDD Vref 1uvin vin 0 1.787 sin(1.787 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end柵變寬圖像：正常情況下的網(wǎng)表：*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD V

21、DD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uvin vin 0 1.787 sin(1.787 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end正常情況下的圖像：*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uvt vt 0 dc 0 ac 1m.ac dec 100 10 10gc1 vout vt 1vin vin 0 1

22、.787 sin(1.787 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print ac ro=par(v(vt)/i(vt).end當(dāng)輸出端加載負(fù)載電容CL （并改變電容大?。^察輸出波形的變化；改加負(fù)載電阻 RL,觀察輸出波形的變化；*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uRL vout 0 1megvin vin 0 1.787 sin(1.78

23、7 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print ac ro=par(v(vt)/i(vt).end設(shè)計一源隨器作為輸出級，再在輸出端加 1兆歐姆的負(fù)載RL,觀察輸出波形的變化；增加輸入信號的幅度，觀察輸出失真的情況*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uCL vout 0 100p*RL vout 0 1megvin vin 0 1.787 s

24、in(1.787 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print ac ro=par(v(vt)/i(vt).end六、結(jié)果及分析結(jié)果：只能加小的負(fù)載或跟源隨器總結(jié)：如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實驗步驟中得出。通過上機實際操作電腦對 共源放大器進行仿真，驗證了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模 塊，從中還學(xué)到了集成電路工藝和版圖方面的一些知識。不但學(xué)會了電路仿真方面的很 多基本技能，而且對微電子工藝也進一步得到了掌握；通過對共源放大器電路的仿真， 掌握了 HSPIC改件的使用。提高了自己的動手能力。將書本上學(xué)的理論知識實

25、際操作了 一遍，為以后做模擬電路的工作打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成共源放大器電路的各種仿 真，感覺收獲頗大。實驗四 共源放大器（二）實驗時間:同組人員:一、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫電路圖。.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對共源放大器電路進行仿真，并研究該電路的特點。二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實驗原理和內(nèi)容析類型語句由定義電路分析類型的描述語句和一些控制語句組成，如直流分析 （.OP）、交流小信號分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN等分析語句，以及初始狀態(tài)設(shè) 置（.IC ）、選擇項設(shè)置（.OPTIONS等控制語句。這類語句以一

26、個“.”開頭，故也 稱為點語句。其位置可以在標(biāo)題語句之間的任何地方，習(xí)慣上寫在電路描述語句之后。內(nèi)容：.VDD=3V,設(shè)置M1 M2的寬長比，使放大倍數(shù)大約為 4倍（令L1=L2=1u）。.掃描vin,觀察輸入輸出曲線（即觀察 Vout隨Vin的變化情況），計算放大器的輸入 范圍。.增大正弦信號的幅度（超出輸入范圍），觀察波形是否失真。.進行ACft零極點分析，觀察零極點位置。.再在輸人端和輸出端之間加上1pF的電容，觀察零極點的變化。四、實驗步驟.打開Cadence軟件，畫出共源放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICES表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸

27、出變化，觀察波形，并做說明。.修改網(wǎng)表，VDD=3V,設(shè)置M1、M2的寬長比，使放大倍數(shù)大約為 4倍（令L1=L2=1u）進 行仿真。.修改網(wǎng)表，對共源放大器掃描vin,觀察輸入輸出曲線（即觀察 Vout隨Vin的變化情 況），計算放大器的輸入范圍。進行仿真。6修改網(wǎng)表，對共源放大器進行 AC和零極點分析，觀察零極點位置進行仿真。.修改網(wǎng)表，在輸人端和輸出端之間加上 1pF的電容，觀察零極點的變化進行仿真.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù).VDD=3V,設(shè)置M1 M2的寬長比，使放大倍數(shù)大約為 4倍（令L1=L2=1u）*cs.libF:hspice0631cz6h_v20.libttvc

28、c vcc! 0 3vin vin 0 sin（1.1 20m 1k）.tran 0.1m 10m.options list node postMM1 vout vin 0 0 nenh W=16u L=1uMM2 vout vout vcc! vcc penh W=2u L=1u.print v(vin) v(vout) .end仿真圖像：計算放大器的輸入.掃描vin,觀察輸入輸出曲線(即觀察 Vout隨Vin的變化情況) 范圍*cs.libF:hspice0631cz6h_v20.libttvcc vcc! 0 3vin vin 0 sin(1.1 20m 1k).tran 0.1m 10

29、m.dc vin 0 3 0.1.options list node postMM1 vout vin 0 0 nenh W=16u L=1uMM2 vout vout vcc! vcc penh W=2u L=1u.print v(vin) v(vout) .end仿真圖像：中間斜率穩(wěn)定段為放大器輸入范圍3.增大正弦信號的幅度（超出輸入范圍），觀察波形是否失真.libF:hspice0631cz6h_v20.libttvcc vcc! 0 3vin vin 0 1.1 ac 20m sin(1.1 20m 1k).ac dec 10 100 1000g.options list node p

30、ostMM1 vout vin 0 0 nenh W=16u L=1u MM2 vout vout vcc! vcc! penh W=2u L=1u cl vout 0 1p c2 vin vout 1p .pz v(vout) vin .print ac vdb(vout,vin) vp(vout,vin) .print v(vin) v(vout) .end六、結(jié)果及分析結(jié)果：仿真結(jié)果已經(jīng)在上實驗步驟中得出。總結(jié)：如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實驗步驟中得出。通過上機實際操作電腦對 共源放大器進行仿真，驗證了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模 塊，從中還學(xué)到了集成電路工藝和版

31、圖方面的一些知識。不但學(xué)會了電路仿真方面的很 多基本技能，而且對微電子工藝也進一步得到了掌握；通過對共源放大器電路的仿真， 掌握了 HSPIC改件的使用。提高了自己的動手能力。將書本上學(xué)的理論知識實際操作了 一遍，為以后做模擬電路的工作打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成共源放大器電路的各種仿 真，感覺收獲頗大。實驗五電流源做負(fù)載的共源放大器實驗時間：同組人員：一、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫電路圖.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對共源放大器電路進行仿真，并研究該電路的特點。二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實驗原理和內(nèi)容析類型語句由定義電路分

32、析類型的描述語句和一些控制語句組成，如直流分析 （.OP）、交流小信號分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN等分析語句，以及初始狀態(tài)設(shè) 置（.IC ）、選擇項設(shè)置（.OPTIONS等控制語句。這類語句以一個“.”開頭，故也 稱為點語句。其位置可以在標(biāo)題語句之間的任何地方，習(xí)慣上寫在電路描述語句之后。內(nèi)容：.VDD=3V, IREF=1uA掃描vin,觀察輸入輸出曲線，根據(jù)結(jié)果把Vin偏置在合適的位置。.輸入端加正弦信號，根據(jù)瞬態(tài)仿真的結(jié)果，檢驗偏置位置是否正確（輸出偏置電平應(yīng) 該調(diào)整在1.5伏左右）；加大輸入信號的幅度，直到達(dá)到最大輸出擺幅。.稍稍改變M1管的柵寬，觀察輸出電平的變化。.設(shè)計仿真

33、電路，計算電路的輸出電阻。.在輸出端加載負(fù)載電容CL=10P（并改變電容大?。^察輸出波形的變化。.設(shè)計一源隨器作為輸出級，再在輸出端加 1兆歐姆的負(fù)載RL,觀察輸出波形的變化； 增加輸入信號的幅度，觀察輸出失真的情況。四、實驗步驟.打開Cadence軟件，畫出共源放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPIC刎表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明。.修改網(wǎng)表，對共源放大器 VDD=3V, IREF=1uA掃描vin,觀察輸入輸出曲線，根據(jù)結(jié) 果把Vin偏置在合適的位置進行仿真。.修改網(wǎng)表，對共源放大器.輸入端加正弦信號，根據(jù)瞬態(tài)仿真的結(jié)

34、果，檢驗偏置位置是 否正確（輸出偏置電平應(yīng)該調(diào)整在1.5伏左右）；加大輸入信號的幅度，直到達(dá)到最大 輸出擺幅進行仿真。6修改網(wǎng)表，對共源放大器稍稍改變 M1管的柵寬，觀察輸出電平的變化進行仿真。.在輸出端加載負(fù)載電容CL=10P（并改變電容大?。?，觀察輸出波形的變化對共源放大 器進行仿真.修改網(wǎng)表，對共源放大器設(shè)計一源隨器作為輸出級， 再在輸出端加1兆歐姆的負(fù)載RL, 觀察輸出波形的變化；增加輸入信號的幅度，觀察輸出進行仿真。.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù).VDD=3V, IREF=1uA掃描vin,觀察輸入輸出曲線，根據(jù)結(jié)果把Vin偏置在合適的位置。*cs1.libF:hspice0

35、631cz6h_v20.libttiref vdd vref 1uM0 vref vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 vout vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=10uvdd vdd 0 3vin vin 0 3.dc vin 0 3 1m.op.print.end當(dāng)X軸電壓為1.79v時，即Vin=1.79v時為合適位置.輸入端加正弦信號，根據(jù)瞬態(tài)仿真的結(jié)果，檢驗偏置位置是否正確(輸出偏置電平應(yīng) 該調(diào)整在1.5伏左右)；加大輸入信號的幅度，直到達(dá)到最大輸出擺幅*cs2.libF:hspice063

36、1cz6h_v20.libttiref vdd vref 1uM0 vref vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 vout vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=10uvdd vdd 0 3vin vin 0 1.79 sin(1.79 1m 1k).dc vin 0 3 1m.tran 1u 10m.op.print.end仿真圖像：.稍稍改變M1管的柵寬，觀察輸出電平的變化當(dāng) M1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=11u 時。仿真圖像：.設(shè)計仿真電路，計算電路的輸出電阻*c

37、s2.libF:hspice0631cz6h_v20.libttiref vdd vref 1uM0 vref vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 vout vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=11uvdd vdd 0 3vin vin 0 1.79 sin(1.79 1m 1k)c1 vout vt 1vt vt 0 dc 0 ac 1m.ac dec 100 10 10g.dc vin 0 3 1m.tran 1u 10m.op.print ac ro=par(v(vt)/i(vt).end輸出電

38、阻為10M左右.在輸出端加載負(fù)載電容CL=10P(并改變電容大小)，觀察輸出波形的變化；*cs2.libF:hspice631cz6h_v20.libtt iref vdd vref 1uM0 vref vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 vout vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=11uvdd vdd 0 3vin vin 0 1.79 sin(1.79 1m 1k)CL vout 0 10p .dc vin 0 3 1m .tran 1u 10m .op .end 仿真圖像： 改加負(fù)載電阻RL=

39、1ML輸出電壓被電阻上電壓拉得很低，故不能加電阻負(fù)載.設(shè)計一源隨器作為輸出級，再在輸出端加1兆歐姆的負(fù)載RL,觀察輸出波形的變化；增加輸入信號的幅度，觀察輸出失真的情況*cs2.libF:hspice0631cz6h_v20.libttiref vdd vref 1uM0 vref vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 vout vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=10u M3 vdd vout vout1 0 nenh L=1u W=20u M4 vout1 vref 0 0 nenh L=4u W=

40、40u vdd vdd 0 3vin vin 0 1.79 sin(1.79 1m 1k)RL vout1 0 1meg .dc vin 0 3 1m .tran 1u 10m.op .end 仿真圖像：六、結(jié)果及分析結(jié)果：仿真結(jié)果已經(jīng)在上實驗步驟中得出?？偨Y(jié)：如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實驗步驟中得出。通過上機實際操作電腦對 共源放大器進行仿真，驗證了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模 塊，從中還學(xué)到了集成電路工藝和版圖方面的一些知識。不但學(xué)會了電路仿真方面的很 多基本技能，而且對微電子工藝也進一步得到了掌握；通過對共源放大器電路的仿真， 掌握了 HSPIC改件的使用。提高了

41、自己的動手能力。將書本上學(xué)的理論知識實際操作了 一遍，為以后做模擬電路的工作打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成共源放大器電路的各種仿 真，感覺收獲頗大。實驗六差分放大器實驗時間:同組人員:一、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫電路圖.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對差分放大器電路進行仿真，并研究該電路的特點。二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實驗原理和內(nèi)容析類型語句由定義電路分析類型的描述語句和一些控制語句組成，如直流分析 （.OP）、交流小信號分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN等分析語句，以及初始狀態(tài)設(shè) 置（.IC ）、選擇項設(shè)置（.OPTIO

42、NS等控制語句。這類語句以一個“.”開頭，故也 稱為點語句。其位置可以在標(biāo)題語句之間的任何地方，習(xí)慣上寫在電路描述語句之后。內(nèi)容：.VDD=3V,把Vcm Vb偏置在合適的位置，放大倍數(shù)大約為 4倍，時域下驗證放大的波 形。.保持Vin2不變，掃描Vin1 ,觀察兩邊電流、電壓的變化，確定最大差分輸入范圍。超 出范圍加載輸入信號，觀察波形失真的情況。如下圖差分放大器。VDD=3V要求尾電流源大約為200UA,輸出擺幅1.5V,增益200以上，驗證放大波形。.設(shè)計仿真電路，測量差分放大器的CMR儆變尾電流源柵長（保持200uA的電流大?。?比較結(jié)果。.使用如下圖所示Cascode結(jié)構(gòu)作為尾電流

43、源，測量 CMRR和前面的結(jié)果比較。四、實驗步驟.打開Cadence軟件，畫出差分放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICES表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明。.修改網(wǎng)表，對差分放大器 VDD=3V,把Vcm Vb偏置在合適的位置，放大倍數(shù)大約為 4 倍，時域下驗證放大的波形進行仿真。.修改網(wǎng)表，對差分放大器保持 Vin2不變，掃描Vin1 ,觀察兩邊電流、電壓的變化，確 定最大差分輸入范圍。超出范圍加載輸入信號，觀察波形失真的情況。如下圖差分放大器。VDD=3V要求尾電流源大約為200uA,輸出擺幅1.5V,增益200 以上，驗

44、證放大波形進行仿真。.修改網(wǎng)表，對差分放大器設(shè)計仿真電路，測量差分放大器的CMRR改變尾電流源柵長（保持200uA的電流大?。?，比較結(jié)果進行仿真。.修改網(wǎng)表，對差分放大器使用如下圖所示 Cascode結(jié)構(gòu)作為尾電流源，測量 CMRR和 前面的結(jié)果比較進行仿真。.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù).VDD=3V,把Vcm Vb偏置在合適的位置，放大倍數(shù)大約為4倍，時域下驗證放大的波形。*chafen.libF:hspice0631cz6h_v20.libttvcc vcc! 0 3v1 v1 0 vcm sin(2 1m 1k)v2 v2 0 vcm sin(2 -1m 1k).tran 0.

45、1m 10mvb vb 0 1.5v.op.param vcm=2.tran 0.1m 10m.options list node postMM6 net31 vb gnd! gnd! nenh W=20u L=4uMM5 vout2 v2 net31 gnd! nenh W=80u L=1uMM1 vout1 v1 net31 gnd! nenh W=80u L=1uMM3 vout2 vout2 vcc! vcc! penh W=10u L=1uMM0 vout1 vout1 vcc! vcc! penh W=10u L=1u.print v(v1) v(v2) v(vout1,vout2

46、).end仿真圖像：差分輸入為2mV輸出為8 mV,故放大4倍.保持Vin2不變，掃描Vin1 ,觀察兩邊電流、電壓的變化，確定最大差分輸入范圍。超出范圍加載輸入信號，觀察波形失真的情況。如下圖差分放大器。VDD=3V要求尾電流源大約為200uA,輸出擺幅1.5V,增益200以 上，驗證放大波形。*chafen.libF:hspice0631cz6h_v20.libttvdd vdd 0 3m1 vd1 vi1 vsn 0 nenh w=100u l=2um2 vd2 vi2 vsn 0 nenh w=100u l=2um3 vd1 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2um4

47、 vd2 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2um5 vsn vb 0 0 nenh w=200u l=5uiref vdd vb 100umb vb vb 0 0 nenh w=100u l=5uvb vb 0 1.3vi1 vi1 0 2 sin(1.5 1m 1k)vi2 vi2 0 2 sin(1.5 -1m 1k).tran 1m 10m.op.print tran i(m1) i(m2) i(m5) v(vd2).end仿真圖像：增益約為150.設(shè)計仿真電路，測量差分放大器的CMR儆變尾電流源柵長(保持200uA的電流大小)，比較結(jié)果*chafen.libF:hs

48、pice0631cz6h_v20.libtt.subckt diff_amp vb vi1 vi2 vd2vdd vdd 0 3m1 vd1 vi1 vsn 0 nenh w=100u l=2um2 vd2 vi2 vsn 0 nenh w=100u l=2um3 vd1 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2um4 vd2 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2um5 vsn vb 0 0 nenh w=200u l=5uiref vdd vb 100umb vb vb 0 0 nenh w=100u l=5u.endsvi1 vi1 0 1.5 ac 1mv

49、i2 vi2 0 1.5x1 vb vc vc Ac diff_ampx2 vb vi1 vi2 Ad diff_ampvc vc 0 1.5 AC 1m.ac dec 100 100k 1000MEG.op.print ac vdb(Ad,Ac) vdb(Ad,vi1) vdb(Ac,vc).end共模抑制比為66dB左右.使用如下圖所示Cascode結(jié)構(gòu)作為尾電流源，測量CMRR和前面的結(jié)果比較*chafen.libF:hspice0631cz6h_v20.libtt.subckt diff_amp vb vi1 vi2 vd2vdd vdd 0 3m1 vd1 vi1 vsn 0 nen

50、h w=100u l=2um2 vd2 vi2 vsn 0 nenh w=100u l=2um3 vd1 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2um4 vd2 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2uiref vdd vb 200um5 vsn vb vsn2 0 nenh w=200u l=1um6 vsn2 vb2 0 0 nenh w=200u l=4umb vb vb 0 0 nenh w=200u l=2uvb2 vb2 0 1.endsvi1 vi1 0 1.5 ac 1mvi2 vi2 0 1.5x1 vb vc vc Ac diff_ampx2

51、vb vi1 vi2 Ad diff_ampvc vc 0 1.5 AC 1m.ac dec 100 100k 1000MEG.op.print ac vdb(Ad,Ac) vdb(Ad,vi1) vdb(Ac,vc) .end仿真圖像：共模抑制比為96dB左右六、結(jié)果及分析結(jié)果：仿真結(jié)果已經(jīng)在上實驗步驟中得出?？偨Y(jié)：如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實驗步驟中得出。通過上機實際操作電腦對 共源放大器進行仿真，驗證了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模 塊，從中還學(xué)到了集成電路工藝和版圖方面的一些知識。不但學(xué)會了電路仿真方面的很 多基本技能，而且對微電子工藝也進一步得到了掌握；通過對共

52、源放大器電路的仿真， 掌握了 HSPIC改件的使用。提高了自己的動手能力。將書本上學(xué)的理論知識實際操作了 一遍，為以后做模擬電路的工作打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成共源放大器電路的各種仿 真，感覺收獲頗大。實驗七帶隙基準(zhǔn)源實驗時間：同組人員：一、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫電路圖.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對帶隙基準(zhǔn)源電路進行仿真，并研究該電路的特點。二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實驗原理和內(nèi)容分析類型語句由定義電路分析類型的描述語句和一些控制語句組成，如直流分析(.OP)、交流小信號分析(.AC)、瞬態(tài)分析(.TRAN等分析語句

53、，以及初始狀態(tài)設(shè) 置(.IC )、選擇項設(shè)置(.OPTIONS等控制語句。這類語句以一個“.”開頭，故也 稱為點語句。其位置可以在標(biāo)題語句之間的任何地方，習(xí)慣上寫在電路描述語句之后。內(nèi)容：.瞬態(tài)仿真，觀察Vref的波形。.直流掃描電源電壓與溫度，觀察 Vref的波形。.調(diào)整mos管L的大小，力求溫度系數(shù)最小。.觀測電路的啟動電壓，啟動時間和靜態(tài)電流三項指標(biāo)。四、實驗步驟.打開Cadence軟件，畫出帶隙基準(zhǔn)源的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPIC幽表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明。.修改網(wǎng)表，對帶隙基準(zhǔn)源瞬態(tài)仿真，觀察 Vref的波形

54、進行仿真。.修改網(wǎng)表，對帶隙基準(zhǔn)源直流掃描電源電壓與溫度，觀察 Vref的波形進行仿真。.修改網(wǎng)表，對帶隙基準(zhǔn)源調(diào)整 mos管L的大小，力求溫度系數(shù)最小進行仿真。.修改網(wǎng)表，對帶隙基準(zhǔn)源觀測電路的啟動電壓，啟動時間和靜態(tài)電流三項指標(biāo)進行仿 真。.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù)1.瞬態(tài)仿真，觀察Vref的波形；*.libF:hspice0631cz6h_v20.libtt.libF:hspice0631cz6h_v20.libbip.libF:hspice0631cz6h_v20.libres.options list node postvdd vdd! 0 3 pwl(0 0 0.1u

55、6)QD3 gnd! gnd! net64 pnp5 M=8QD2 gnd! gnd! net67 pnp5 M=8QD1 gnd! gnd! net70 pnp5 M=1XRR1 VREF net64 rrpoly w=2u l=200uXRR0 net74 net67 rrpoly w=2u l=20uMNM6 net77 net77 gnd! gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM5 net81 net81 net77 gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM4 net85 net85 net81 gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM

56、3 net87 net91 net74 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM2 net91 net91 net70 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM1 net106 net103 net87 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM0 net103 net103 net91 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MPM7 VREF net106 net110 vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM6 net106 net106 net133 vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM5 net103 n

57、et106 net118 vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM4 net103 net85 net106 vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM3 net133 net133 vdd! vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM2 net110 net133 vdd! vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM1 net118 net133 vdd! vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM0 net85 net133 vdd! vdd! penh W=10u L=2u m=1*.dc vdd 0 9 1m.tran 0.

58、1u 200u.op 150u.print.end仿真圖像：去掉啟動電路。波形如下：1)、瞬態(tài)下：2)、直流下：2、直流掃描電源電壓與溫度，觀察 Vref的波形*daixi.libF:hspice0631cz6h_v20.libtt.libF:hspice0631cz6h_v20.libbip.libF:hspice0631cz6h_v20.libres.options list node postvdd vdd! 0 3 pwl(0 0 0.1u 6)QD3 gnd! gnd! net64 pnp5 M=8QD2 gnd! gnd! net67 pnp5 M=8QD1 gnd! gnd! n

59、et70 pnp5 M=1XRR1 VREF net64 rrpoly w=2u l=250uXRR0 net74 net67 rrpoly w=2u l=20uMNM6 net77 net77 gnd! gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM5 net81 net81 net77 gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM4 net85 net85 net81 gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM3 net87 net91 net74 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM2 net91 net91 net70 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM1 net106 net103 net87 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM0 net103 net103 net91 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MPM7 VREF net106 net110 vdd! penh W=10u L=2u