集成电路CAD-放大器的设计

PAGEPAGE2扬州大学广陵学院课程设计报告设计题目：基于Spectre运算放大器的设计姓名：zty学号：100036137班级：微电81001时间：2014年1月3日目录运算放大器概况…………3理想运算放大器…………………..…..3运算放大器的设计………….…….…..4运算放大器的性能仿真1运算放大器的增益仿真……….…………42运算放大器的带宽仿真……….…..……..…73运算放大器的建立时间仿真……….………….84运算放大器的相位裕度仿真…………..………95运算放大器的转换速率仿真……………..….106运算放大器的共模抑制比仿真………………..127运算放大器的电源电压抑制比仿真………14五、运算放大器的版图布局………………..15六、心得体会……………..….18一、运算放大器概况1、运算放大器运算放大器(operationalamplifier)，简称运放(OPA)，如图1。图4运算放大器增益仿真电路图原理图中MOS管的参数如下表：InstancenameModelW/mL/mMultiplierLibrarynameCellnameViewNameM1nmos1800n500n1gpdk180nmossymbolM2nmos1800n500n1gpdk180nmossymbolM3pmos11.1u550n1gpdk180pmossymbolM4pmos11.1u550n1gpdk180pmossymbolM5nmos1800n500n1gpdk180nmossymbolM6nmos1800n500n1gpdk180nmossymbol另：电路图中所使用的电压源为5V。②、读取并分析仿真结果图5增益的幅频特性图6增益幅值的dB20曲线图7红色代表“幅频”，蓝色代表“相频”2、运算放大器的带宽仿真①、3dB带宽图8增益的幅频特性曲线②、单位增益带宽图93dB带宽从图4.2.1.3可以看出该运算放大器的3dB3、运算放大器的建立时间仿真图10建立时间仿真电路图图11建立时间瞬态仿真在“Calculator”中保持“SelectMode”处于选择状态，在选择模式中选择“tran”里的“vt”项，点击电路图中的“Vout”，将“Vout”端的瞬态电压仿真结果捕获到“Calculator”中。点击“Calculator”中的“Eval”，将在“Calculator”的缓冲窗口中显示计算出的结果。如图3.图12建立时间计算结果从图3.3.44、运算放大器的相位裕度仿真图13相位裕度仿真电路图图14相位裕度从图3.4.2可以看出该运算放大器的相位裕度为65.5、运算放大器的转换速率仿真图15转换速率仿真电路图图16输出电压的时域响应从上图中可以看出，输出电压“Vout”在跳变后的一段时间内并没有按照指数规律变化，而是表现出具有不变斜率的线性斜率，如图4.5.2中红色虚线框所示。这就是负反馈电路中使用的运算放大器表现出的所谓“转换”的大信号特性，图4.5.2中输出响应中的“斜坡”部分的斜率称为“转换速率”图17转换速率从图4.5.4可以看出该运算放大器的转换速率约为0.4276、运算放大器的共模抑制比仿真图18CMRR仿真电路图图19CMRR倒数的幅频特性曲线为了观察运算放大器CMRR的幅频特性曲线，可以使用“Calculator”中的“1/X”函数，对仿真结果取倒数。如图4.6图20CMRR的幅频特性曲线（蓝色曲线）7、运算放大器的电源电压抑制比仿真图21PSRR仿真电路图再次运行交流仿真，得到输出端“Vout”的增益曲线，即为PSRR的倒数的幅频特性曲线。如图22：图22PSRR倒数的幅频特性曲线使用“Calculator”中的“1/x”函数，对仿真结果取倒数。如图23图23PSRR的幅频特性曲线(蓝色曲线)四、运算放大器的版图布局完成版图的设计输入，如图24所示：1.进行DRC检验，VLE窗口点击Assura→Technology，点击Assura→RunDrc，出现对话窗口，Technology项点选gpdk180，输入DRC的文件路径。进行DRC电气规则检查。如图24：图24DRC检验2.进行LVS检验，VLE窗口点击Assura→RunLvs，在对话框中，选择techflielibrary：gpdk180和规则文件LVS文件，如图25所示：图25电路原理图图25LVS检验3.设计的后仿真，打开测试电路，启动ADE仿真窗口，然后Session→LoadState，选择电子保存的“savestate”，点击OK。选择Setup→Environment，在框内schematic前加入av_extracted，OK。接着运行，将得到的波形图26和前仿真图5对比。图26设计的后仿真对比两图可以看出，他们的波形基本一致。六、心得体会通过此次的实验设计让我对cadence软件有了更加深刻的了