7.6.4-8 跨導(dǎo)放大器-噪聲分析失調(diào)分析壓擺率分析模型corner仿真溫度分析

1第7章SPICE數(shù)模混合仿真程序的

設(shè)計(jì)流程及方法

7.1采用SPICE的電路設(shè)計(jì)流程7.2電路元件的SPICE輸入語(yǔ)句格式7.3電路特性分析語(yǔ)句7.4電路特性控制語(yǔ)句7.5HSPICE緩沖驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)實(shí)例7.6HSPICE跨導(dǎo)放大器設(shè)計(jì)實(shí)例7.7PSPICE電路圖編輯器簡(jiǎn)介7.8PSPICE緩沖驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)實(shí)例7.9PSPICE跨導(dǎo)放大器設(shè)計(jì)實(shí)例2電路與網(wǎng)表指標(biāo)分析偏置電流與功耗、開(kāi)環(huán)增益、GBW與相位裕度、壓擺率、SwingRange、失調(diào)、噪聲、工藝corner分析、溫度特性分析等3V_Vpvdd05VV_Vacvin0DC2.5VAC1V0V_Vdcvip02.5VR_Rzvo1N_0001rzvC_CcN_0001voccvC_CL0voclvC_Cb0vb10pR_Rbvbvdd100kM_U2vo1vipN_00020nmL=0.6uW=12uM=2M_M1N_0003N_0003vddvddpmL=2uW=12uM=2M_M3vovo1vddvddpmL=0.6uW=12uM=8M_U1N_0003vinN_00020nmL=0.6uW=12uM=2M_U4vovb00nmL=5uW=12uM=8M_U5vbvb00nmL=5uW=12uM=1M_U3N_0002vb00nmL=5uW=12uM=4M_M2vo1N_0003vddvddpmL=2uW=12uM=2存在文件

中44.噪聲分析Otasimulation.prot.lib‘LIB_PATH\csmc.lib’tt.unprot.optionpostprobe.probeacv(vo1)v(vo)vp(vo).op*.dcv_vdc2.482.4950.0001*.trans10ns200ns20ns0.1ns.acdec101k500meg$sweeprzv02k0.2k.noisev(vo)v_vac10

.pararzv=1kccv=1pclv=1p.inc‘NETLIST_PATH\’.end分析熱噪聲5噪聲分析.lis文件中會(huì)給出每一個(gè)頻率采樣點(diǎn)上的噪聲頻譜密度，以及從開(kāi)始頻率到該頻率點(diǎn)的等效噪聲電壓等找到如下一段：****theresultsofthesqrtofintegral(v**2/freq)fromfstartupto100.0000xhz.usingmorefreqpointsresultsinmoreaccuratetotalnoisevalues.****totaloutputnoisevoltage=2.5009mvolts****totalequivalentinputnoise=64.7944u

注意.lis文件中各個(gè)MOS元件的噪聲大小對(duì)比，并根據(jù)電路圖進(jìn)行對(duì)應(yīng)的分析還可以改變Cc的值，來(lái)看總的等效輸入噪聲有什么變化65.失調(diào)分析系統(tǒng)失調(diào)之外的失調(diào)主要來(lái)源：輸入差分對(duì)u1和u2、電流鏡m1和m2的失配U1,u2電壓失調(diào)為：M1,m2帶來(lái)的失調(diào)為：ΔVt,ΔW為元件間的閾值電壓和跨導(dǎo)之差7失調(diào)分析晶體管隨機(jī)失配在良好的版圖設(shè)計(jì)條件下閾值電壓(mV)柵寬(u)均與柵面積的平方根成反比NMOS:tox=1.25e-08+toxnPMOS:tox=1.3e-08+toxptoxn,toxp的值與model的corner有關(guān)，在tt情況下，toxn=toxp=0根據(jù)類似工藝的一個(gè)估計(jì)值tox的單位為e-108在MOS晶體管的參數(shù)中考慮失配例：原有的W=12u,M=2

修改為W=‘12u+12u*0.04u*alfa/sqrt(2*12um*5um)’M=2delvto=‘12.5n*alfa/sqrt(2*12um*5um)’這里alfa為(0,1)高斯分布變量依次將網(wǎng)表的內(nèi)容按照上面的方法修改失調(diào)分析9失調(diào)分析Otasimulation.prot.lib‘LIB_PATH\csmc.lib’tt.unprot.optionpostprobe.probedcv(vo1)v(vo).op.dcv_vdc2.452.510.0001sweepmonte=30*.trans10ns200ns20ns0.1ns*.acdec101k500meg

$sweepccv05p1p*.noisev(vo)v_vac20.pararzv=1kccv=1pclv=1palfa=agauss(0,3,3).inc‘NETLIST_PATH\’.end用monte-carlo仿真來(lái)分析失配導(dǎo)致的失調(diào)分布10失調(diào)分析30次monte-carlo仿真結(jié)果由此可見(jiàn)ota的失調(diào)分布可達(dá)(-10mV~10mV)可增大晶體管來(lái)減小Vos，但是會(huì)帶來(lái)速度問(wèn)題116.壓擺率分析在輸入端輸入一個(gè)較大的脈沖信號(hào)，以觀察輸出端的電壓擺率在中將V_vac的定義換成：V_vpulsevin0PULSE2320ns0.1n0.1n100n200n12壓擺率分析Otasimulation.prot.lib‘LIB_PATH\csmc.lib’tt.unprot.optionpostprobe.probetranv(vo1)v(vo).op*.dcv_vdc2.452.510.001sweepmonte=30.trans0.1ns1000ns*.acdec101k500meg

$sweepccv05p1p*.noisev(vo)v_vac20.pararzv=1kccv=1pclv=1p$alfa=agauss(0,3,3).inc‘NETLIST_PATH\’.end用瞬態(tài)仿真來(lái)分析ota輸出slewrate13壓擺率分析壓擺率仿真結(jié)果由右圖可測(cè)得ota的上升和下降壓擺率分別為146V/us和132V/usProblem:在電路圖中如何分析上升和下降壓擺率？將結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比147.模型corner仿真在中將V_vpulse的定義換回來(lái)：V_Vacvin0DC2.5VAC1V015模型corner仿真Otasimulation.prot.lib‘LIB_PATH\csmc.lib’tt.unprot.optionpostprobe.probedcv(vo).op.dcv_vdc2.452.510.0001$sweepmonte=30*.trans0.1ns1000ns*.acdec101k500meg

$sweepccv05p1p*.noisev(vo)v_vac20.pararzv=1kccv=1pclv=1p$alfa=agauss(0,3,3).inc‘NETLIST_PATH\’.end做DC掃描，分析各種corner下的增益和失調(diào)的變化16模型corner仿真在.end前插入.alter語(yǔ)句，如下：Otasimulation…….alter.lib‘LIB_PATH\csmc.lib’ff.alter.lib‘LIB_PATH\csmc.lib’fs.alter.lib‘LIB_PATH\csmc.lib’sf.alter.lib‘LIB_PATH\csmc.lib’ss.end17模型corner仿真ttttfffffsfssfsfssssFf時(shí)增益最小，ss時(shí)增益最大Vo=vdd/2分別對(duì)應(yīng)于V_vdc為：2.48762.48142.48612.48812.491218模型corner仿真Otasimulation.prot.lib‘LIB_PATH\csmc.lib’tt.unprot.optionpostprobe.probeacv(vo)vp(vo).op*.dcv_vdc2.452.510.0001$sweepmonte=30*.trans0.1ns1000ns.acdec101k500meg$sweepccv05p1p*.noisev(vo)v_vac20.pararzv=1kccv=1pclv=1p$alfa=agauss(0,3,3).inc‘NETLIST_PATH\’.end知道了各種corner下的失調(diào)后，就可以設(shè)置V_vdc做AC掃描，分析各種corner下的增益和GBW的變化19模型corner仿真…….alterV_Vdcvip02.4814V.lib'f:\spice\userlib\csmc.lib'ff.alterV_Vdcvip02.4861V.lib'f:\spice\userlib\csmc.lib'fs.alterV_Vdcvip02.4881V.lib'f:\spice\userlib\csmc.lib'sf.alterV_Vdcvip02.4912V.lib'f:\spice\userlib\csmc.lib'ss.end對(duì)于各種corner加入了對(duì)應(yīng)的V_vdc定義20模型corner仿真ffss21模型corner仿真ffssffss22模型corner仿真由仿真結(jié)果可測(cè)得：gainGBWPhasemargintt989103MHz67.2ff585122MHz75.9fs922108MHz64.8sf93997.9MHz71.2ss1.46k87.4MHz62.4238.溫度分析Otasimulation.prot.lib‘LIB_PATH\csmc.lib’tt.unprot.optionpostprobe.probedcv(vo).op.dcv_vdc2.452.510.0001

sweeptemp010020*.trans0.1ns1000ns*.acdec101k500meg

$sweepccv05p1p*.noisev(vo)v_vac20.pararzv=1kccv=1pclv=1p$alfa=agauss(0,3,3).inc‘NETLIST_PATH\’.end做溫度掃描，分析各種溫度下增益和失調(diào)的變化24溫度分析溫度變化對(duì)系統(tǒng)失調(diào)和增益的影響00100100Vo=vdd/2分別對(duì)應(yīng)于V_vdc為：2.48822.48772.48732.48682.48632.485825溫度分析Otasimulation.prot.lib‘LIB_PATH\csmc.lib’tt.unprot.optionpostprobe.probeacv(vo)vp(vo).temp0*.dcv_vdc2.452.510.0001$sweepmonte=30*.trans0.1ns1000ns.acdec101k500meg$sweepccv05p1p*.noisev(vo)v_vac20.pararzv=1kccv=1pclv=1p$alfa=agauss(0