CMOS電路模擬與設(shè)計lab4

CMOS電路設(shè)計與模擬Lab4Ring-Oscillator授課老師：學(xué)生：學(xué)號：完成日期：Lab4-AnalysisofRing-Oscillator1.Ringoscillator-完成SPICE仿真，觀察5,31,101級的振盪頻率;2.以101級Ringoscillator為基礎(chǔ)，探究電壓（4.5V5V5.5V）和溫度（0deg.C25deg.C100deg.C）對振盪頻率fosc的影響.1.程序如下（VDD=5V,5級環(huán)形振蕩器，無溫度條件)：*F:\在臺作業(yè)\COMS\lab4.sp.MODELMNNMOS(LEVEL=2LD=0.250UTOX=365E-10+NSUB=2.13818E+16VTO=0.84898KP=5.7790E-05+GAMMA=0.8905PHI=0.6U0=610.8UEXP=0.244555+UCRIT=128615DELTA=2.0298VMAX=92227.9XJ=0.250U+LAMBDA=1.956049E-02NFS=2.307838E+12NEFF=1+NSS=1.0E+12TPG=1.0RSH=22.730CGDO=3.54775E-10+CGSO=3.54775E-10CGBO=6.354506E-10CJ=3.7740E-04+MJ=0.45890CJSW=5.1360E-10MJSW=0.36620PB=0.800)*********************************************************************.MODELMPPMOS(level=2LD=0.250UTOX=365E-10+NSUB=6.193910E+15VTO=-0.826989KP=2.2870E-05+GAMMA=0.4793PHI=0.6U0=241.796UEXP=0.214214+UCRIT=19100.4DELTA=0.859687VMAX=47972.9XJ=0.250U+LAMBDA=5.403347E-02NFS=2.351269E+11NEFF=1.001+NSS=1.0E+12TPG=-1.0RSH=76.020CGDO=3.54775E-10+CGSO=3.54775E-10CGBO=6.981174E-10CJ=2.2624E-04+MJ=0.46650CJSW=2.3825E-10MJSW=0.24660PB=0.700)*********************************************************************.subcktINVinoutM1outin00mnw=10ul=2uM2outinvddvddmpw=20ul=2u.ends*********************************************************************.globalvddvddvdd05.ICv(osc)=5x1oscN1INVx2N1N2INVx3N2N3INVx4N3N4INVx5N4oscINV*********************************************************************.tran30n.meastrantosctrigv(osc)=2.5rise=2tragv(osc)=2.5rise=3.meastranfoscparam='1/tosc'.printtranv(osc)v(N1)v(N4).endLTspice模擬結(jié)果:結(jié)論：Tosc=2.58877e-008FROM4.11235e-009TO3e-008fosc:(1/tosc)=3.86285e+0072.程序如下（VDD=5V,31級環(huán)形振蕩器，無溫度條件)：*F:\在臺作業(yè)\COMS\lab4-2.sp.globalvdd.MODELMNNMOS(LEVEL=2LD=0.250UTOX=365E-10+NSUB=2.13818E+16VTO=0.84898KP=5.7790E-05+GAMMA=0.8905PHI=0.6U0=610.8UEXP=0.244555+UCRIT=128615DELTA=2.0298VMAX=92227.9XJ=0.250U+LAMBDA=1.956049E-02NFS=2.307838E+12NEFF=1+NSS=1.0E+12TPG=1.0RSH=22.730CGDO=3.54775E-10+CGSO=3.54775E-10CGBO=6.354506E-10CJ=3.7740E-04+MJ=0.45890CJSW=5.1360E-10MJSW=0.36620PB=0.800)*********************************************************************.MODELMPPMOS(level=2LD=0.250UTOX=365E-10+NSUB=6.193910E+15VTO=-0.826989KP=2.2870E-05+GAMMA=0.4793PHI=0.6U0=241.796UEXP=0.214214+UCRIT=19100.4DELTA=0.859687VMAX=47972.9XJ=0.250U+LAMBDA=5.403347E-02NFS=2.351269E+11NEFF=1.001+NSS=1.0E+12TPG=-1.0RSH=76.020CGDO=3.54775E-10+CGSO=3.54775E-10CGBO=6.981174E-10CJ=2.2624E-04+MJ=0.46650CJSW=2.3825E-10MJSW=0.24660PB=0.700)*********************************************************************.subcktINVinoutM1outin00mnw=10ul=2uM2outinvddvddmpw=20ul=2u.ends*********************************************************************.subcktINV5inoutx1inN1INVx2N1N2INVx3N2N3INVx4N3N4INVx5N4outINV.ends*********************************************************************vddvdd05.ICv(osc)=5x1oscN1INV5x2N1N2INV5x3N2N3INV5x4N3N4INV5x5N4N5INV5x6N5N6INV5x7N6oscINV*********************************************************************.tran120n.meastrantosctrigv(osc)=2.5rise=2tragv(osc)=2.5rise=3.meastranfoscparam='1/tosc'.printtranv(osc)v(N1)v(N6).endLTspice模擬結(jié)果:結(jié)論：Tosc=9.49177e-008FROM2.50823e-008TO1.2e-007fosc:(1/tosc)=1.05354e+0073.程序如下（VDD=5V,101級環(huán)形振蕩器，無溫度條件)：*F:\在臺作業(yè)\COMS\lab4-3.sp.globalvdd.MODELMNNMOS(LEVEL=2LD=0.250UTOX=365E-10+NSUB=2.13818E+16VTO=0.84898KP=5.7790E-05+GAMMA=0.8905PHI=0.6U0=610.8UEXP=0.244555+UCRIT=128615DELTA=2.0298VMAX=92227.9XJ=0.250U+LAMBDA=1.956049E-02NFS=2.307838E+12NEFF=1+NSS=1.0E+12TPG=1.0RSH=22.730CGDO=3.54775E-10+CGSO=3.54775E-10CGBO=6.354506E-10CJ=3.7740E-04+MJ=0.45890CJSW=5.1360E-10MJSW=0.36620PB=0.800)*********************************************************************.MODELMPPMOS(level=2LD=0.250UTOX=365E-10+NSUB=6.193910E+15VTO=-0.826989KP=2.2870E-05+GAMMA=0.4793PHI=0.6U0=241.796UEXP=0.214214+UCRIT=19100.4DELTA=0.859687VMAX=47972.9XJ=0.250U+LAMBDA=5.403347E-02NFS=2.351269E+11NEFF=1.001+NSS=1.0E+12TPG=-1.0RSH=76.020CGDO=3.54775E-10+CGSO=3.54775E-10CGBO=6.981174E-10CJ=2.2624E-04+MJ=0.46650CJSW=2.3825E-10MJSW=0.24660PB=0.700)*********************************************************************.subcktINVinoutM1outin00mnw=10ul=2uM2outinvddvddmpw=20ul=2u.ends*********************************************************************.subcktINV5inoutx1inN1INVx2N1N2INVx3N2N3INVx4N3N4INVx5N4outINV.ends*********************************************************************.subcktINV20inoutx1inN1INV5x2N1N2INV5x3N2N3INV5x4N3outINV5.ends*********************************************************************vddvdd05.ICv(osc)=5x1oscN1INV20x2N1N2INV20x3N2N3INV20x4N3N4INV20x5N4N5INV20x6N5oscINV.tran400n.meastrantosctrigv(osc)=2.5rise=2tragv(osc)=2.5rise=3.meastranfoscparam='1/tosc'.printtranv(osc)v(N1)v(N5).endLTspice模擬結(jié)果:結(jié)論：Tosc=3.18523e-007FROM8.14767e-008TO4e-007fosc:(1/tosc)=3.13949e+006Answer_Part2:4.程序如下（101級環(huán)形振蕩器，分別在不同電壓（4.5V5V5.5V）和不同溫度（0deg.C25deg.C100deg.C）條件下的情況)：*F:\在臺作業(yè)\COMS\lab4-4.sp.globalvdd.MODELMNNMOS(LEVEL=2LD=0.250UTOX=365E-10+NSUB=2.13818E+16VTO=0.84898KP=5.7790E-05+GAMMA=0.8905PHI=0.6U0=610.8UEXP=0.244555+UCRIT=128615DELTA=2.0298VMAX=92227.9XJ=0.250U+LAMBDA=1.956049E-02NFS=2.307838E+12NEFF=1+NSS=1.0E+12TPG=1.0RSH=22.730CGDO=3.54775E-10+CGSO=3.54775E-10CGBO=6.354506E-10CJ=3.7740E-04+MJ=0.45890CJSW=5.1360E-10MJSW=0.36620PB=0.800)*********************************************************************.MODELMPPMOS(level=2LD=0.250UTOX=365E-10+NSUB=6.193910E+15VTO=-0.826989KP=2.2870E-05+GAMMA=0.4793PHI=0.6U0=241.796UEXP=0.214214+UCRIT=19100.4DELTA=0.859687VMAX=47972.9XJ=0.250U+LAMBDA=5.403347E-02NFS=2.351269E+11NEFF=1.001+NSS=1.0E+12TPG=-1.0RSH=76.020CGDO=3.54775E-10+CGSO=3.54775E-10CGBO=6.981174E-10CJ=2.2624E-04+MJ=0.46650CJSW=2.3825E-10MJSW=0.24660PB=0.700)*********************************************************************.subcktINVinoutM1outin00mnw=10ul=2uM2outinvddvddmpw=20ul=2u.ends*********************************************************************.subcktINV5inoutx1inN1INVx2N1N2INVx3N2N3INVx4N3N4INVx5N4outINV.ends*********************************************************************.subcktINV20inoutx1inN1INV5x2N1N2INV5x3N2N3INV5x4N3outINV5.ends*********************************************************************vddvdd0{vddr}.paramvddr=5.ICv(osc)=vddr.stepparamvddr4.55.50.5.temp025100x1oscN1INV20x2N1N2INV20x3N2N3INV20x4N3N4INV20x5N4N5INV20x6N5oscINV*********************************************************************.tran200n.meastrantosctrigv(osc)=2.5rise=2tragv(osc)=2.5rise=3.meastranfoscparam='1/tosc'.printtranv(osc)v(N1)v(N5).endLTspice模擬結(jié)果:結(jié)論：.stepvddr=4.5temp=0°Cfosc=8.46645e+006.stepvddr=5temp=0°Cfosc=7.79535e+006.stepvddr=5.5temp=0°Cfosc=7.3519e+006.stepvddr=4.5temp=25°Cfosc=9.25346e+006.stepvddr=5temp=25°Cfosc=8.38617e+006.stepvddr=5.5temp=25°Cfosc=7.82734e+006.stepvddr=4.5temp=100°Cfosc=1.29625e+007.stepvddr=5temp=100°Cfosc=1.09642e+007.stepvddr=5.5temp=100°Cfosc=9.787e+006我們選取頻率最大fosc=7.3519e+006和頻率最小fosc=1.29625e+007結(jié)論：當(dāng)vddr=5.5temp=0°C時，fosc取得最小值7.3519e+006當(dāng)vddr=4.5temp=0°C時，fosc取得最大值1.29625e+007參數(shù)分析：1.在電壓固定為5V且不考慮溫度的情況下，探究不同級數(shù)的環(huán)形振蕩器對dosc的影響級數(shù)fosc53.86285e+007311.05354e+0071013.13949e+0062.在101級環(huán)形振蕩器的前提下，探究不同溫度（）和電壓（）對fosc的影響溫度（deg.C）電壓(V)fosc04.58.46645e+00657.79535e+0065.57.3519e+006254.59.25346e+00658.38617e+0065.57.82734e+0061004.51.29625e+00751.09642e+0075.59.787e+006通過參數(shù)之間的比較，我們可以得到三個結(jié)論：1.環(huán)形振蕩器的級數(shù)越多，其振蕩的頻率就越?。粡牟ㄐ紊蟻砜?，環(huán)形振蕩器的級數(shù)越多，振蕩的波形會從正弦波逐漸變成方波；2.同一級環(huán)形振蕩器，在相同溫度的條件下，電壓越高其振蕩的頻率就越小；3.同一級環(huán)形振蕩器，在相同電壓的條件下，溫度越高其振蕩的頻率就越大。實驗心得與結(jié)論：實驗?zāi)康模翰煌墧?shù)的環(huán)形振蕩器的效果對比。實驗結(jié)論：振蕩頻率隨著振蕩器計數(shù)增加而降低，隨著電壓升高而降低，隨著溫度上升而上升。在級數(shù)多的反相器中，由於在很長的時間裡會處在最大值或最小值上，反向的瞬間會相對於總時間來說較短，故隨著級數(shù)的增加，振蕩的波形會從正弦波逐漸變成方波。實驗心得：通過這次實驗我明白了反相器的原理，我學(xué)會了怎樣去書寫變化的電壓，學(xué)習(xí)了反相器的原理在以后的實驗中可以讓我更好去使用它，讓我的電路更完美?；贑8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機(jī)的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開發(fā)HYPERLINK"/detail.htm?