模擬集成電路 實驗報告

...wd......wd......wd...CMOS放大器設(shè)計實驗報告一、實驗?zāi)康?.培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的綜合能力；2.熟悉計算機進展集成電路輔助設(shè)計的流程；3.學(xué)會適應(yīng)cadence設(shè)計工具；4.掌握模擬電路仿真方法6.掌握電子電路、電子芯片底層幅員設(shè)計原則和方法；7.掌握使用計算機對電路、電子器件進展參數(shù)提取及功能模擬的過程；8.熟悉設(shè)計驗證流程和方法。二、實驗原理單級差分放大器構(gòu)造如以下列圖所示：在電路構(gòu)造中，M2和M3組成了NMOS差分輸入對，差分輸入與單端輸入相比可以有效抑制共模信號干擾；M0和M1電流鏡為有源負載，可將差分輸入轉(zhuǎn)化為單端輸出；M5管提供恒定的偏置電流。三、實驗要求設(shè)計電路使得其到達以下指標：1.供電電壓：V2.輸入信號：正弦差分信號3.共模電壓范圍為1V4.差分模值范圍15．輸出信號：正弦信號6.擺率大于10V/μs(7.-3dB8.幅值增益：409.相位裕度：≥10.功耗：≤1mW11.工作溫度：0℃~85℃四、差分放大器分析1、直流分析為了使電路正常工作，電路中的MOS管都應(yīng)處于飽和狀態(tài)。1.1M2管的飽和條件:VVV1.2M4管的飽和條件:VVV2.小信號分析小信號模型如下：由圖可得：2．1增益分析i≈其中g(shù)C=AA2.2頻率響應(yīng)分析由小信號模型易知：ω其中C=3．電路參數(shù)計算3．1確定電流根據(jù)擺率指標：SR≥10V/μs(SR=I根據(jù)功耗指標易知：I根據(jù)帶寬指標：fωRI綜上，取:3.2寬長比確實定M4與M5：電流源提供的電流為50μA，參數(shù)設(shè)為L4=1μM,WM2與M3：100=帶入數(shù)據(jù)可得W取值為20，則取L=360nM0與M1：這兩個PMOS管對交流性能影響不大，只要使其下方的管子正常開啟即可，實驗中取值：L五、仿真結(jié)果1、幅頻特性設(shè)置鼓勵如下：信號名稱信號類型參數(shù)VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信號幅值1mV,頻率50KHz直流電壓1.65V,初相0°Vin-交流小信號幅值1mV,頻率50KHz電壓1.65V,初相180°進展ac仿真，仿真結(jié)果如下：增益AV=41.66dB，f-3dB2、擺率仿真通過參加方波鼓勵進展測試擺率信號名稱信號類型參數(shù)VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+方波V1=0V,V2=3.3V周期2μs,占空比50%Vin-方波V1=3.3V,V2=0V周期2μs,占空比50%仿真結(jié)果如下：得到：SR=3.286V03、共模電壓范圍仿真為了測試共模電壓范圍，我們調(diào)整直流工作點分別在直流工作點為1.15V和2.15V是進展仿真。3.1直流工作點1.15V時，仿真結(jié)果如下增益AV=42.42dB，f-3dB3.2直流工作點2.15V時，仿真結(jié)果如下增益AV=40.99dB，f-3dB4、差分模值范圍將輸入信號按如下表格設(shè)置:信號名稱信號類型參數(shù)VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信號幅值100mV,頻率50KHz直流電壓1.65V,初相0°Vin-交流小信號幅值100mV,頻率50KHz電壓1.65V,初相180°仿真結(jié)果如下：可以看到，放大器性能沒有發(fā)生大的變化，滿足要求以上所有仿真中功率都明顯小于1mw；綜上，放大器大的所有指標在前仿中滿足要求。六、幅員的繪制由電路圖繪制幅員如下：由于電容所占面積較大，考慮電容時幅員如下：幅員繪制完成后，通過DRC檢查，以及LVS驗證，然后進展RCX參數(shù)提取，而后進展后仿。提取RCX如下：七、后仿結(jié)果1、幅頻特性設(shè)置鼓勵如下：信號名稱信號類型參數(shù)VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信號幅值1mV,頻率50KHz直流電壓1.65V,初相0°Vin-交流小信號幅值1mV,頻率50KHz電壓1.65V,初相180°進展ac仿真，仿真結(jié)果如下：增益AV=41.66dB，f-3dB2、擺率仿真通過參加方波鼓勵進展測試擺率信號名稱信號類型參數(shù)VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+方波V1=0V,V2=3.3V周期2μs,占空比50%Vin-方波V1=3.3V,V2=0V周期2μs,占空比50%仿真結(jié)果如下：得到：SR=3.3V03、共模電壓范圍仿真為了測試共模電壓范圍，我們調(diào)整直流工作點分別在直流工作點為1.15V和2.15V是進展仿真。3.1直流工作點1.15V時，仿真結(jié)果如下增益AV=43.1dB，f-3dB3.2直流工作點2.15V時，仿真結(jié)果如下增益AV=40.23dB，f-3dB3.3差分模值范圍將輸入信號按如下表格設(shè)置：信號名稱信號類型參數(shù)VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信號幅值100mV,頻率50KHz直流電壓1.65V,初相0°Vin-交流小信號幅值100mV,頻率50KHz電壓1.65V,初相180°仿真結(jié)果如下：增益AV=41