HSPICE與CADENCE仿真規(guī)范與實(shí)例(3)

1、電路模擬實(shí)驗(yàn)專題實(shí)驗(yàn)文檔一、簡(jiǎn)介本實(shí)驗(yàn)專題基于SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模擬，講授電路模擬的方法和spice仿真工具的使用。SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免費(fèi)版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更為強(qiáng)大，在集成電路設(shè)計(jì)中使用得更為廣泛。因此本實(shí)驗(yàn)專題以HSPICE和SPECTRE作為主要的仿真工具，進(jìn)行電路模擬方法和技巧的訓(xùn)練。參加本實(shí)驗(yàn)專題的人員應(yīng)具備集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、器件模型等相關(guān)知識(shí)。二、Spice基本

2、知識(shí) (2)無論哪種spice仿真器，使用的spice語法或語句是一致的或相似的，差別只是在于形式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。因此這里簡(jiǎn)單介紹一下spice的基本框架，詳細(xì)的spice語法可參照相關(guān)的spice教材或相應(yīng)仿真器的說明文檔。首先看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，采用spice模擬MOS管的輸出特性，對(duì)一個(gè)NMOS管進(jìn)行輸入輸出特性直流掃描。VGS從1V變化到3V，步長為0.5V；VDS從0V變化到5V，步長為0.2V；輸出以VGS為參量、ID與VDS之間關(guān)系波形圖。*Output Characteristics for NMOSM1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u

3、VGS 1 0 1.0VDS 2 0 5.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5 .plot dc -I(vds).probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.end描述的仿真電路如下圖，圖2-1 MOS管輸入輸入特性仿真電路圖得到的仿真波形圖如下圖。從這個(gè)簡(jiǎn)單的spice程序中可以知道spice電路描述的主要組成部分。（1） 標(biāo)題和電路結(jié)束語句在輸入的電路描述語句中輸入的第一條語句必須是標(biāo)題語句，最后一條必須是結(jié)束語句。在本例中，*Output Characterist

4、ics for NMOS標(biāo)題 . .end結(jié)束語句（2） 電路描述語句電路描述語句描述電路的組成和連接關(guān)系，包括元器件、激勵(lì)源、器件模型等描述，另外，如果電路是層次化的，即包含子電路，電路描述部分還包括子電路描述（.subckt）。在描述元器件時(shí)，要根據(jù)類型，采用不同的關(guān)鍵字作為元件名的第一個(gè)字母，元器件關(guān)鍵字見下表。如本例中，NMOS管的描述為：M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u表示的意思為：元器件關(guān)鍵字x D G S B 模型名 寬=xx 長=xx其中D：漏結(jié)點(diǎn)；G：柵結(jié)點(diǎn)；S：源結(jié)點(diǎn)；B：襯底結(jié)點(diǎn)。器件模型描述電路中所使用的器件的spice模型參數(shù)，語句為.mode

5、l。如在本例中，.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7其中MNMOS為模型名，以便在元器件調(diào)用時(shí)使用，NMOS為模型的關(guān)鍵字。元器件類型元器件關(guān)鍵字電阻R電容C電感L二極管DNPN或PNP雙極型晶體管QN溝或P溝結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管JN型或P型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管MGaAs場(chǎng)效應(yīng)晶體管B電壓控制開關(guān)S電流控制開關(guān)W互感K激勵(lì)源說明供激勵(lì)用的獨(dú)立源和受控源，比如：V: 獨(dú)立電壓源； I: 獨(dú)立電流源；E: 電壓控制電壓源； F: 電流控制電流源；G: 電壓控制電流源； H: 電流控制電壓源，等等。（3） 分析類型描

6、述語句分析類型描述語句說明對(duì)電路進(jìn)行何種分析。比如，直流工作點(diǎn)（.op），直流掃描分析（.dc），交流分析（.ac），噪聲分析（.noise），瞬態(tài)分析（.tran）等等。（4） 控制選項(xiàng)描述語句控制選項(xiàng)用于描述spice仿真時(shí)的相關(guān)控制選項(xiàng)，一般在.option內(nèi)進(jìn)行設(shè)置，另外還有打印及輸出控制選項(xiàng)（.print、.plot、.probe）等等現(xiàn)將整個(gè)spice程序例子標(biāo)注如下：*Output Characteristics for NMOS標(biāo)題M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u元器件描述（模型名為MNMOS的場(chǎng)效應(yīng)MOS管M1，漏結(jié)點(diǎn)2、柵結(jié)點(diǎn)1、源結(jié)點(diǎn)0、襯底結(jié)點(diǎn)0

7、，柵寬5um，柵長1um）VGS 1 0 1.0激勵(lì)源描述（連接在1和0結(jié)點(diǎn)之間的1V獨(dú)立電壓源）VDS 2 0 5激勵(lì)源描述（連接在2和0結(jié)點(diǎn)之間的5V獨(dú)立電壓源）.op分析類型描述，直流工作點(diǎn)分析.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5 分析類型描述，直流掃描分析（VGS從1V變化到3V，步長為0.5V；VDS從0V變化到5V，步長為0.2V）.plot dc -I(vds)控制選項(xiàng)描述，打印聲明.probe控制選項(xiàng)描述，打印輸出*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U器件模型描述，定義模型名為MNMOS+LAMBDA=0.04 GAMMA

8、=0.4 PHI=0.7的NMOS類型的模型.end結(jié)束語句三、Hspice電路仿真 （1+3）HSPICE的輸入網(wǎng)表文件通常為.sp文件，輸出文件有運(yùn)行狀態(tài)文件.st0、輸出列表文件.lis、瞬態(tài)分析文件.tr、直流分析文件.sw、交流分析文件.ac等，輸出文件有運(yùn)行狀態(tài)文件.st0和輸出列表文件.lis在每次hspice運(yùn)行后均有出現(xiàn)，其他的輸出文件視spice程序中選擇的分析類型而出現(xiàn)，并且可以在波形顯示工具中顯示，如Avanwaves、cosmos scope等。輸入spice網(wǎng)表（程序）文件和庫輸入文件能夠由一個(gè)線路網(wǎng)表轉(zhuǎn)換器或用一個(gè)文本編輯器產(chǎn)生。1.寫輸入網(wǎng)表文件的規(guī)則輸入網(wǎng)表文

9、件的第一個(gè)語句必須是標(biāo)題行，最后一個(gè)語句必須是.END語 句，它們之間的語句次序是隨意的，除非是續(xù)行（行首有“”的行）必須接在要接下去的行后面。注釋行以*打頭，可加在文件中的任何地方。2. 輸入文件的編輯(a)HSPICE 采用自由格式輸入。語句中的域由一個(gè)或多個(gè)空格，一個(gè)Tab，一個(gè)逗號(hào)， 一個(gè)等號(hào)或一個(gè)左/右圓括號(hào)分開。(b)除UNIX 系統(tǒng)中的文件名外，不予區(qū)分大寫或小寫字母。(c)每行語句長度限于80 個(gè)字符以下。(d)一個(gè)語句如在一行寫不下，可以用續(xù)號(hào)繼續(xù)下去。續(xù)行以“+”作為第一個(gè)非數(shù)值、非空格字符。(e)輸入網(wǎng)表文件不能被“打包”，也不能被壓縮。(f)輸入網(wǎng)表文件中不要采用特殊的

10、控制字符。圖3-1 Hspice的模擬流程1、工具的使用Hspice可以采用命令行或圖形界面的方式執(zhí)行，命令行的方式如下，hspice <輸入文件>不生成lis文件，lis文件的內(nèi)容打印到屏幕上。hspice i <輸入文件> -o <輸出文件名>生成以輸出文件名命名的lis文件。相對(duì)方便的方式是采用圖形界面的方式，如下圖3-2 hspice仿真圖形界面按Simulate執(zhí)行仿真，之后，采用Avanwaves或Cscope來顯示波形，分別如下，圖3-3 Avanwaves波形查看軟件界面圖3-4 Cosmos Scope波形查看軟件界面2、基本電路分析下面以

11、下圖所示的電路為例子，說明hspice的基本仿真方法。圖3-5 一個(gè)基本的共源級(jí)放大器的例子此電路為共源級(jí)放大器，負(fù)載為電流源，電流源采用電流鏡實(shí)現(xiàn)，偏置為電阻與電流鏡實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單偏置。各結(jié)點(diǎn)號(hào)已標(biāo)注在圖中，其中GND的默認(rèn)結(jié)點(diǎn)號(hào)為0結(jié)點(diǎn)。2.1直流仿真圖中電路的直流仿真spice程序如下，* DC analysis for AMPM1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uR1 3 0 100KCL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0Vin 1 0 DC 5.0.op.d

12、c Vin 0 5 0.1 .plot dc V(2).probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U+LAMBDA=0.05 GAMMA=0.57 PHI=0.8.end.op是分析直流工作點(diǎn)的語句。此語句在進(jìn)行電路直流工作點(diǎn)計(jì)算時(shí)，電路中所有電感短路，電容開路。值得注意的是，在一個(gè)HSPICE 模擬中只能出現(xiàn)一個(gè).OP 語句。.dc 是直流掃描分析。該語句規(guī)定了直流傳輸特性分析時(shí)所用的

13、電源類型和掃描極限。在直流分析中，.DC 語句可進(jìn)行a. 直流參數(shù)值掃描b. 電源值掃描c. 溫度范圍掃描d. 執(zhí)行直流蒙特卡羅分析（隨機(jī)掃描）e. 完成直流電路優(yōu)化f. 完成直流模型特性化.DC 語句具體格式取決于實(shí)際應(yīng)用需要，下面給出了最常用的應(yīng)用格式：.DC var1 START=start1 STOP=stop1 STEP=incr1在本例中，.dc Vin 0 5 0.1，輸入端的電壓源Vin從0V變化到5V，步長為0.1V。.DC語句可以采用嵌套的形式，比如，.DC var1 START=start1 STOP=stop1 STEP=incr1 var2 START=start2

14、STOP=stop2 STEP=incr2下面是做溫度掃描的例子，.DC TEMP -55 125 10下圖是此電路的直流掃描結(jié)果。可見在11.12V區(qū)域內(nèi)是此放大器的高增益區(qū)。2.2交流仿真圖中電路的交流仿真spice程序如下，* AC analysis for AMPM1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uR1 3 0 100KCL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0Vin 1 0 DC 1.07 AC 1.0.op.ac DEC 20 100 100MEG *.

15、plot ac VDB(2) VP(2).probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U+LAMBDA=0.05 GAMMA=0.57 PHI=0.8.end交流仿真結(jié)果2.3瞬態(tài)仿真圖中電路的瞬態(tài)仿真spice程序如下* TRAN analysis for AMPM1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4

16、4 MOSP w=5u l=1.0uR1 3 0 100K*CL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0Vin 1 0 DC 1.07 sin(2 2 100KHz).op.tran .1u 10u*.plot tran V(2) V(1).probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U+LAMBDA=0.05 GAMMA=0.57 PHI=0.8.end大信號(hào)瞬態(tài)仿真結(jié)果：改為小信號(hào)時(shí)

17、，注意偏置值的選取。Vin 1 0 DC 1.07 sin(1.07 0.0001 100KHz)通過瞬態(tài)仿真，可見小信號(hào)增益為50倍，約為34dB，和AC仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，看以發(fā)現(xiàn)結(jié)果是一致的。同樣，相位的結(jié)果也是一致的。2.4 練習(xí)采用本實(shí)驗(yàn)提供的某工藝的BSIM模型文獻(xiàn)（mix025_1.l）對(duì)上述電路的上述分析分別重新進(jìn)行仿真，并總結(jié)出仿真結(jié)果。提示：模型文件可以采用.lib 在仿真文件里進(jìn)行引用。注意：由于更換的模型參數(shù)，即更換了工藝，因此電路的性能參數(shù)發(fā)生了變化，特別要注意的是輸入偏置的設(shè)置。四、Spectre電路仿真 （1+3）Cadence公司的Spectre仿真器的實(shí)質(zhì)和HS

18、PICE等spice仿真軟件是一樣的，但由于集成了cadence的ADE仿真集成環(huán)境，可以在圖形界面下操作，使用更為方便和直觀一些，比如，不用寫spice的網(wǎng)表程序，可以在schematic view中繪制電路圖。這里仍以圖3-5的電路作為例子，講解工具的使用和基本電路分析的方法。1、工具的使用1.1 編輯電路圖（schematic）啟動(dòng)cadence的設(shè)計(jì)環(huán)境平臺(tái)，在命令行提示符($)下執(zhí)行，$ icfb &首先建立一個(gè)設(shè)計(jì)庫，tools -> library manager， File -> New -> Library,在Name內(nèi)添上lab1，ok后，選擇Do

19、nt need a techfile，然后ok。這樣就建立了一個(gè)設(shè)計(jì)庫。這里之所以不選擇編譯techfile，是因?yàn)槲覀冎贿M(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和仿真，如果還有設(shè)計(jì)電路的版圖，則根據(jù)選擇的工藝廠家的techfile來進(jìn)行編譯。然后，在設(shè)計(jì)庫里建立一個(gè)schemtic view，在Library Manager菜單 New-> cell view，填入amp1，view name選schematic，然后ok，則會(huì)出現(xiàn)電路圖的編輯界面。插入元器件，選擇analogLib中的nmos4 、pmos4、res、cap等器件。形成如下電路圖，然后check and save，如下圖。下面做這個(gè)放大器的s

20、ymbol，Design->Create Cellview -> From Cellview，在彈出的界面，按ok后出現(xiàn)symbol Generation options，選擇端口排放順序和外觀，然后按ok出現(xiàn)symbol編輯界面。按照需要編輯成想要的符號(hào)外觀，如下圖。保存退出。下面建立仿真的電路圖cut_amp1。方法和前面的“建立schemtic view”的方法一樣，但在調(diào)用單元時(shí)除了調(diào)用analogLib庫中的電壓源、（正弦）信號(hào)源等之外，將此放大器（lab1中的amp1）調(diào)用到電路圖中，如下圖。下圖是添加輸入激勵(lì)源的設(shè)置。在schematic編輯界面，選擇Tools-&g

21、t; Analog Environment，出現(xiàn)Virtuoso Analog Design Environment (ADE)，如下圖在ADE中，設(shè)置仿真器、仿真數(shù)據(jù)存放路徑和工藝庫，具體地，setup->Simulator/Directory/Host 中選擇simulator為spectre，project Directory改為./simulation。 Setup->Model Libraries中Model Library File 找到sm046005-1j.scs文件填入，section部分填typical，如下圖，按add，然后ok。Variables->c

22、opy from cellview, 則電路中的變量出現(xiàn)在ADE中Design Variable一欄中，如下圖，至此工具的初步使用已經(jīng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，下面結(jié)合具體的基本電路仿真進(jìn)行介紹。2、基本電路分析2.1直流仿真結(jié)合上面例子，首先設(shè)計(jì)仿真電路中的變量，vpower=3，vbias=1，va=2，f0=100K。然后選擇Analyses->choose，在analysis一欄中選dc，在DC Analysis中選中Save DC operating Point；在sweep Variable中選中Design Variable，variable Name填vbias，在sweep R

23、ange， start選0， stop選3，然后ok。然后，simulation->Netlist and Run，運(yùn)行仿真。再后觀察仿真波形，這里有兩種波形查看工具，一種是WaveScan，一種是AWD。在session->options中進(jìn)行設(shè)置。這里選擇AWD。在tools中選擇calculator。如下圖，店主vs按鈕，在schematic 中選擇需要輸出波形的節(jié)點(diǎn)，如out，然后按plot，得到如下波形，可見輸入偏置在772.5mv903.7mv的范圍內(nèi)存在一個(gè)高增益區(qū)，因此輸入偏置應(yīng)設(shè)置在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，改vias從1v到0.86v。由于在做直流仿真時(shí)也選擇了Save DC

24、 operating Point，因此可以查看電路的工作點(diǎn)，在calculator中按vdc，同時(shí)選中Evaluate buffer，比如查看out的電壓工作點(diǎn)。也可以查看器件的工作狀態(tài)，按op，然后在電路中選擇需要查看的器件，如I0/M1的vth。2.2交流仿真后選擇Analyses->choose，在analysis一欄中選ac，注意此時(shí)vbias已經(jīng)選擇到了0.82v。 Sweep Variable選Frequency，Sweep Range 選1100M，按ok。然后，simulation->Netlist and Run，運(yùn)行仿真。仿真運(yùn)行結(jié)束后，仍可以采用calcula

25、tor打印結(jié)果。這里采用另外一種方法，在Results-> Direct Plot選中AC Magnitude & Phase，然后在schematic view中點(diǎn)中out，則AC的結(jié)果打印如下圖。2.3瞬態(tài)仿真后選擇Analyses->choose，在analysis一欄中選tran，大信號(hào)1V時(shí)，小信號(hào)0.1mV時(shí)，2.4 練習(xí)修改偏置電流，即修改R0，對(duì)上述電路的上述分析分別重新進(jìn)行仿真，并總結(jié)出仿真結(jié)果。注意：由于改變了偏置條件，因此電路的性能參數(shù)發(fā)生了變化，特別要注意的是輸入偏置的設(shè)置。五、實(shí)例：放大器的仿真及分析 （2+6）下面以一個(gè)放大器作為實(shí)例討論一些電路

26、設(shè)計(jì)分析方法。圖4比較器電路比較器采用單級(jí)運(yùn)放后加一反相器構(gòu)成，如圖4所示。其中Ibias為自偏置電路如圖5A所示（注：自偏置電路原理見Razavi書310頁，實(shí)際工作時(shí)要加上啟動(dòng)電路，解釋啟動(dòng)電路的原理。），comp_amp為一級(jí)運(yùn)放如圖5B所示，inv為反向器。 圖5A自偏置電路 圖5B運(yùn)算放大器電路運(yùn)算放大器為雙端輸入單端輸出的結(jié)構(gòu)，可以在滿足輸入和輸出擺幅的情況下實(shí)現(xiàn)一定的電壓增益（考慮其值是多少時(shí)滿足性能要求）。首先確定所采用管子的寬度（所有晶體管的溝道長度不必為同一值），手工設(shè)計(jì)：根據(jù)擬定的設(shè)計(jì)指標(biāo)，確定滿足指標(biāo)的運(yùn)算放大器各元件的尺寸和所需要的偏置電流的大?。赡苄枰辉O(shè)計(jì)

27、偏置電路：采用自偏置電流源技術(shù)a)選定電路結(jié)構(gòu)；b)手工設(shè)計(jì)：確定各元件的尺寸；c)Spectre仿真（采用TT Corner模型），驗(yàn)證電流源的性能；將偏置電路和運(yùn)算放大器電路合在一起仿真（采用TT Corner模型，27o），確定運(yùn)放的最終性能參數(shù)：a) 開環(huán)增益的幅頻和相頻響應(yīng)；b) CMRR的頻率響應(yīng)；c) PSRR的頻率響應(yīng)；d) 共模輸入范圍；e) 輸出電壓擺幅；f) 壓擺率；g) 建立時(shí)間；h) 噪聲；i) 功耗；采用SS Corner模型，0o仿真溫度，重新仿真以上參數(shù)。采用FF Corner模型，80o仿真溫度，重新仿真以上參數(shù)。圖6所示的仿真電路可仿真放大器的交流特性和瞬態(tài)

28、特性。采用閉環(huán)電路仿開環(huán)的方法，通過R0形成負(fù)反饋通路從而確定輸出共模電平（此時(shí)的共模電平實(shí)際是V1的直流值），并穩(wěn)定直流偏置。在這個(gè)電路中選擇RC時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)與Av的乘積小于運(yùn)放預(yù)期的主極點(diǎn)是必須的，即選擇大電阻和大電容值（本實(shí)驗(yàn)選擇1G歐姆電阻和1mf電容，具體見allen的運(yùn)算放大器仿真）。由于反饋電阻的大阻值，輸入的共模會(huì)自動(dòng)調(diào)整到和輸入V1相等。圖6 AC特性仿真圖中輸入為正弦波形對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置來滿足功能，主要包括直流電壓值提供輸入端的直流偏置、交流AC幅值和相位（通常為1V，相位默認(rèn)為0）、瞬態(tài)電壓幅值頻率和相位值。具體設(shè)置如下圖所示：同理設(shè)置電阻電容值和直流電源值（直流電壓）

29、，后在菜單欄toolsAnalog Environment調(diào)用仿真工具進(jìn)行電路仿真。選取仿真工具，添加模型文件并進(jìn)行仿真設(shè)置，下面主要介紹一下仿真的設(shè)置，包括交流瞬態(tài)tran、交流ac、直流dc、噪聲noise，具體如下所示：大家應(yīng)該注意到了，在電源的設(shè)置中直流電壓和瞬態(tài)偏置電壓（即DC voltage和offsetvoltage）都設(shè)置了變量vin。在仿真之前需要在variable中選擇edit設(shè)置變量值。另一種方法如下圖。在 tools項(xiàng)中選擇選擇parametric analysis選項(xiàng)，合理設(shè)置rang type和step control。然后選擇analysis中start就可以了。

30、在設(shè)置一個(gè)電壓源時(shí)最主要會(huì)用到三類參數(shù)：交流仿真參數(shù)（ac magnitude是交流信號(hào)擺幅，一般設(shè)為1；ac phase一般用在雙端放大器仿真，一端為0另一端為180）、直流仿真參數(shù)（dc voltage）和瞬態(tài)仿真參數(shù)等。仿真器仿真時(shí)，這幾個(gè)狀態(tài)仿真是分開仿的，各參數(shù)互不影響。下邊兩圖仿真結(jié)果就是參數(shù)掃描的結(jié)果，直流dc仿真可以計(jì)算出直流偏置點(diǎn)，從而可以看各點(diǎn)的靜態(tài)電壓和直路的靜態(tài)電流。交流仿真可以仿真靜態(tài)工作點(diǎn)的交流特性，主要是直流增益和頻率特性，隨輸入的正弦激勵(lì)的直流偏置結(jié)果如下，上圖為幅頻圖，下圖為相頻圖：當(dāng)輸入的直流偏置為1.2V時(shí)的交流相應(yīng)如下，從圖中可以看出其直流增益為47dB

31、，相位裕度為63o滿足穩(wěn)定性要求（相位裕度為180度減去增益0dB時(shí)的相移。另外在比較器應(yīng)用中并不一定滿足相位裕度的要求，因?yàn)楸容^器工作在開環(huán)狀態(tài)）。瞬態(tài)結(jié)果如下（瞬態(tài)電壓幅值為50mV，頻率為1K），從圖中可以看出輸出低電平不能達(dá)到0，且與輸入的直流電平有關(guān)，在不同的直流輸入下，輸出高電平確基本一樣。試分析這些影響并解釋原因。 噪聲分析主要包括閃爍噪聲和熱燥聲，其輸入等效噪聲如下：圖7 輸入共模范圍仿真無論運(yùn)放的開環(huán)還是閉環(huán)模式都可以定義輸入輸出共模范圍，因?yàn)檫\(yùn)放常工作在閉環(huán)狀態(tài)，這種測(cè)量使輸入輸出CMR更敏感。單位增益結(jié)構(gòu)對(duì)于測(cè)量和仿真輸入CMR是有用的，如圖7所示為運(yùn)算放大器的輸入CMR仿真。其中對(duì)輸入v1從0到VDD進(jìn)行參數(shù)掃描，觀測(cè)輸出結(jié)構(gòu)，傳輸曲線的線性部分對(duì)應(yīng)于輸入共模電壓范圍的斜率是1。仿真設(shè)置和結(jié)果如下：圖8輸出共模范圍仿真在單位增益結(jié)構(gòu)中，傳輸曲線的線性受到ICMR的限制。若采用高增益結(jié)構(gòu)，傳輸曲線的線性部分與輸出電壓擺幅一致。圖8為反相增益為10 的結(jié)構(gòu)可用來測(cè)試輸出CMR。設(shè)置同上，結(jié)果如下：圖9共模抑制比仿真圖9所示為運(yùn)放共模抑制比的仿真電路結(jié)構(gòu)，兩個(gè)相同的電壓源Vcm，與單位增益結(jié)構(gòu)的運(yùn)放的兩輸入端連接，V1提供輸入共模電平。對(duì)輸出的結(jié)果取倒數(shù)可以得出CMRR，這可以用計(jì)算器完成原理見Allen運(yùn)算放大器仿真。仿真設(shè)置