模擬集成電路 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

...wd......wd......wd...CMOS放大器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的綜合能力；2.熟悉計(jì)算機(jī)進(jìn)展集成電路輔助設(shè)計(jì)的流程；3.學(xué)會(huì)適應(yīng)cadence設(shè)計(jì)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(jì)原則和方法；7.掌握使用計(jì)算機(jī)對(duì)電路、電子器件進(jìn)展參數(shù)提取及功能模擬的過(guò)程；8.熟悉設(shè)計(jì)驗(yàn)證流程和方法。二、實(shí)驗(yàn)原理單級(jí)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(duì)，差分輸入與單端輸入相比可以有效抑制共模信號(hào)干擾；M0和M1電流鏡為有源負(fù)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(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)電路使得其到達(dá)以下指標(biāo)：1.供電電壓：V2.輸入信號(hào)：正弦差分信號(hào)3.共模電壓范圍為1V4.差分模值范圍15．輸出信號(hào)：正弦信號(hào)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(hào)分析小信號(hào)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(hào)模型易知：ω其中C=3．電路參數(shù)計(jì)算3．1確定電流根據(jù)擺率指標(biāo)：SR≥10V/μs(SR=I根據(jù)功耗指標(biāo)易知：I根據(jù)帶寬指標(biāo)：fωRI綜上，取:3.2寬長(zhǎng)比確實(shí)定M4與M5：電流源提供的電流為50μA，參數(shù)設(shè)為L(zhǎng)4=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(gè)PMOS管對(duì)交流性能影響不大，只要使其下方的管子正常開(kāi)啟即可，實(shí)驗(yàn)中取值：L五、仿真結(jié)果1、幅頻特性設(shè)置鼓勵(lì)如下：信號(hào)名稱(chēng)信號(hào)類(lèi)型參數(shù)VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信號(hào)幅值1mV,頻率50KHz直流電壓1.65V,初相0°Vin-交流小信號(hào)幅值1mV,頻率50KHz電壓1.65V,初相180°進(jìn)展ac仿真，仿真結(jié)果如下：增益AV=41.66dB，f-3dB2、擺率仿真通過(guò)參加方波鼓勵(lì)進(jìn)展測(cè)試擺率信號(hào)名稱(chēng)信號(hào)類(lèi)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(cè)試共模電壓范圍，我們調(diào)整直流工作點(diǎn)分別在直流工作點(diǎn)為1.15V和2.15V是進(jìn)展仿真。3.1直流工作點(diǎn)1.15V時(shí)，仿真結(jié)果如下增益AV=42.42dB，f-3dB3.2直流工作點(diǎn)2.15V時(shí)，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(hào)按如下表格設(shè)置:信號(hào)名稱(chēng)信號(hào)類(lèi)型參數(shù)VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信號(hào)幅值100mV,頻率50KHz直流電壓1.65V,初相0°Vin-交流小信號(hào)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(méi)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(biāo)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(shí)幅員如下：幅員繪制完成后，通過(guò)DRC檢查，以及LVS驗(yàn)證，然后進(jìn)展RCX參數(shù)提取，而后進(jìn)展后仿。提取RCX如下：七、后仿結(jié)果1、幅頻特性設(shè)置鼓勵(lì)如下：信號(hào)名稱(chēng)信號(hào)類(lèi)型參數(shù)VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信號(hào)幅值1mV,頻率50KHz直流電壓1.65V,初相0°Vin-交流小信號(hào)幅值1mV,頻率50KHz電壓1.65V,初相180°進(jìn)展ac仿真，仿真結(jié)果如下：增益AV=41.66dB，f-3dB2、擺率仿真通過(guò)參加方波鼓勵(lì)進(jìn)展測(cè)試擺率信號(hào)名稱(chēng)信號(hào)類(lèi)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(cè)試共模電壓范圍，我們調(diào)整直流工作點(diǎn)分別在直流工作點(diǎn)為1.15V和2.15V是進(jìn)展仿真。3.1直流工作點(diǎn)1.15V時(shí)，仿真結(jié)果如下增益AV=43.1dB，f-3dB3.2直流工作點(diǎn)2.15V時(shí)，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(hào)按如下表格設(shè)置：信號(hào)名稱(chēng)信號(hào)類(lèi)型參數(shù)VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信號(hào)幅值100mV,頻率50KHz直流電壓1.65V,初相0°Vin-交流小信號(hào)幅值100mV,頻率50KHz電壓1.65V,初相180°仿真結(jié)果如下：增益AV=41