模拟集成电路 实验报告

...wd......wd......wd...CMOS放大器设计实验报告一、实验目的1.培养学生分析、解决问题的综合能力；2.熟悉计算机进展集成电路辅助设计的流程；3.学会适应cadence设计工具；4.掌握模拟电路仿真方法6.掌握电子电路、电子芯片底层幅员设计原则和方法；7.掌握使用计算机对电路、电子器件进展参数提取及功能模拟的过程；8.熟悉设计验证流程和方法。二、实验原理单级差分放大器构造如以下列图所示：在电路构造中，M2和M3组成了NMOS差分输入对，差分输入与单端输入相比可以有效抑制共模信号干扰；M0和M1电流镜为有源负载，可将差分输入转化为单端输出；M5管提供恒定的偏置电流。三、实验要求设计电路使得其到达以下指标：1.供电电压：V2.输入信号：正弦差分信号3.共模电压范围为1V4.差分模值范围15．输出信号：正弦信号6.摆率大于10V/μs(7.-3dB8.幅值增益：409.相位裕度：≥10.功耗：≤1mW11.工作温度：0℃~85℃四、差分放大器分析1、直流分析为了使电路正常工作，电路中的MOS管都应处于饱和状态。1.1M2管的饱和条件:VVV1.2M4管的饱和条件:VVV2.小信号分析小信号模型如下：由图可得：2．1增益分析i≈其中gC=AA2.2频率响应分析由小信号模型易知：ω其中C=3．电路参数计算3．1确定电流根据摆率指标：SR≥10V/μs(SR=I根据功耗指标易知：I根据带宽指标：fωRI综上，取:3.2宽长比确实定M4与M5：电流源提供的电流为50μA，参数设为L4=1μM,WM2与M3：100=带入数据可得W取值为20，则取L=360nM0与M1：这两个PMOS管对交流性能影响不大，只要使其下方的管子正常开启即可，实验中取值：L五、仿真结果1、幅频特性设置鼓励如下：信号名称信号类型参数VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信号幅值1mV,频率50KHz直流电压1.65V,初相0°Vin-交流小信号幅值1mV,频率50KHz电压1.65V,初相180°进展ac仿真，仿真结果如下：增益AV=41.66dB，f-3dB2、摆率仿真通过参加方波鼓励进展测试摆率信号名称信号类型参数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%仿真结果如下：得到：SR=3.286V03、共模电压范围仿真为了测试共模电压范围，我们调整直流工作点分别在直流工作点为1.15V和2.15V是进展仿真。3.1直流工作点1.15V时，仿真结果如下增益AV=42.42dB，f-3dB3.2直流工作点2.15V时，仿真结果如下增益AV=40.99dB，f-3dB4、差分模值范围将输入信号按如下表格设置:信号名称信号类型参数VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信号幅值100mV,频率50KHz直流电压1.65V,初相0°Vin-交流小信号幅值100mV,频率50KHz电压1.65V,初相180°仿真结果如下：可以看到，放大器性能没有发生大的变化，满足要求以上所有仿真中功率都明显小于1mw；综上，放大器大的所有指标在前仿中满足要求。六、幅员的绘制由电路图绘制幅员如下：由于电容所占面积较大，考虑电容时幅员如下：幅员绘制完成后，通过DRC检查，以及LVS验证，然后进展RCX参数提取，而后进展后仿。提取RCX如下：七、后仿结果1、幅频特性设置鼓励如下：信号名称信号类型参数VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信号幅值1mV,频率50KHz直流电压1.65V,初相0°Vin-交流小信号幅值1mV,频率50KHz电压1.65V,初相180°进展ac仿真，仿真结果如下：增益AV=41.66dB，f-3dB2、摆率仿真通过参加方波鼓励进展测试摆率信号名称信号类型参数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%仿真结果如下：得到：SR=3.3V03、共模电压范围仿真为了测试共模电压范围，我们调整直流工作点分别在直流工作点为1.15V和2.15V是进展仿真。3.1直流工作点1.15V时，仿真结果如下增益AV=43.1dB，f-3dB3.2直流工作点2.15V时，仿真结果如下增益AV=40.23dB，f-3dB3.3差分模值范围将输入信号按如下表格设置：信号名称信号类型参数VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信号幅值100mV,频率50KHz直流电压1.65V,初相0°Vin-交流小信号幅值100mV,频率50KHz电压1.65V,初相180°仿真结果如下：增益AV=41