哈工大cmos模擬集成電路大作業(yè)(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上Harbin Institute of Technology模擬CMOS集成電路大作業(yè)設(shè)計(jì)題目： 二級運(yùn)放設(shè)計(jì) 院 系： 班 級： 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2011.6.20 哈爾濱工業(yè)大學(xué)2012年設(shè)計(jì)題：假定nCox=110 A/V2， pCox=50 A/V2 ，n0.04V-1， p0.04V-1（有效溝道長度為1m時(shí)），n0.02V-1， p0.02V-1（有效溝道長度為2m時(shí)），n0.01V-1， p0.01V-1（有效溝道長度為4m時(shí)），=0.2，VTHN| VTHP | =0.7V。設(shè)計(jì)如下圖的放大器，滿足如下要求，其中負(fù)載電容CL = 1

2、0pF。 Av > 4000V/V， VDD = 5V， GB = 5MHz ，SR > 10V/µs ，60° 相位裕度， Vout 擺幅 =0.54.5V, ICMR 1.54.5V， Pdiss 2mW1.請說明詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程，包括公式表達(dá)式（假定Cox = 0.35fF/µm2，柵源電容按計(jì)算）；2.給出進(jìn)行交流仿真和瞬態(tài)仿真的spice仿真的網(wǎng)表，并給出仿真波形和結(jié)果。3.如果要求Av至少提高為原來的2倍，其它要求不變，如何修改電路（注意討論對其它性能參數(shù)的影響）？注意事項(xiàng)：1. 計(jì)算得到的極點(diǎn)頻率為角頻率。2. 尺寸最后應(yīng)選取整數(shù)，工藝精度

3、的限制。3. 尾電流增加，Av增加還是減小？1. 根據(jù)相位裕度PM=60deg的要求，求Cc（假定z>10GB）;考慮零點(diǎn)的影響，CC的選?。篜M=60°時(shí)，GB處 令z =10GB時(shí) 若PM>60 °, p2>2.2GB ，并由z=10GB由此可得：負(fù)載電容CL=10pF,所以Cc>2.2pF,取Cc=3pF2. 由已知的Cc并根據(jù)轉(zhuǎn)換速率的要求（或功耗要求）選擇ISS（I5）的范圍； 3.由計(jì)算得到的電流偏置值(I5 /2),設(shè)計(jì)W3/L3（ W4/L4 ）滿足上ICMR（或輸出擺幅）要求，即飽和區(qū)條件；極限情況下，即ICMR達(dá)最大4.5V時(shí)，M

4、3，M4管的過驅(qū)動(dòng)電壓為：由此可得，M3，M4管的漏電流：代入pCox=50 A/V2，VDD = 5V，ICMR+=4.5V，I5=40A，VTHN| VTHP | =0.7V可得：4. 驗(yàn)證M3處鏡像極點(diǎn)是否大于10GB代入驗(yàn)證成立5. 設(shè)計(jì)W1/L1（ W2/L2 ）滿足GB的要求由此解得：6. 設(shè)計(jì)W5/L5滿足下ICMR（或輸出擺幅）要求；當(dāng)ICMR取最小值1.5V時(shí)，M5管的過驅(qū)動(dòng)電壓為：7. 根據(jù)p2>2.2GB 計(jì)算得到gm6；并且根據(jù)偏置條件VSG4=VSG6計(jì)算得到M6的尺寸8. 根據(jù)尺寸和gm6計(jì)算I6，并驗(yàn)證Vout,max是否滿足要求9. 計(jì)算M7的尺寸。并驗(yàn)證

5、Vout,min是否滿足要求10. 驗(yàn)證增益和功耗滿足題設(shè)要求。11.SPICE仿真驗(yàn)證(1)交流仿真Spice網(wǎng)表：AN TWO-STAGE OP AMPSM1 2 5 6 0 MOSN w=6u l=2.0uM2 3 4 6 0 MOSN w=6u l=2.0uM3 2 2 1 1 MOSP w=8u l=2.0uM4 3 2 1 1 MOSP w=8u l=2.0uM5 6 7 0 0 MOSN w=8u l=2.0uM6 8 3 1 1 MOSP w=76u l=2.0uM7 8 7 0 0 MOSN w=38u l=2.0uCc 3 8 3pCl 8 0 10pVDD 1 0 DC

6、5VVb 7 0 DC 1.15VV1 4 0 DC 1.5V AC 0.0001VV2 5 0 DC 1.5V AC 0.0001V 180.OP.ac DEC 20 1 100Meg.plot ac v(8)/0.0002V).plot ac vp(8).PROBE *model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.02 GAMMA=0.2 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U+LAMBDA=0.02 GAMMA=0.2 PHI=0.8.end 幅頻特性曲線 相頻特性曲線（2） 瞬態(tài)仿真Spice網(wǎng)表：

7、AN TWO-STAGE OP AMPSM1 2 5 6 0 MOSN w=6u l=2.0uM2 3 4 6 0 MOSN w=6u l=2.0uM3 2 2 1 1 MOSP w=8u l=2.0uM4 3 2 1 1 MOSP w=8u l=2.0uM5 6 7 0 0 MOSN w=8u l=2.0uM6 8 3 1 1 MOSP w=76u l=2.0uM7 8 7 0 0 MOSN w=38u l=2.0uCc 3 8 3pCl 8 0 10pVDD 1 0 DC 5VVb 7 0 DC 1.15VV1 4 5 DC 0v sin( 0 0.0001v 100KHZ )V2 5 0

8、 DC 1.5V .OP.tran 10us 20us.plot tran V(8).plot tran V(4).probe*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.02 GAMMA=0.2 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U+LAMBDA=0.02 GAMMA=0.2 PHI=0.8.end 輸入信號 輸出信號分析：交流仿真與瞬態(tài)仿真結(jié)果與計(jì)算所得理論值相符，在計(jì)算中所忽略的部分體效應(yīng)、溝道長度調(diào)制效應(yīng)的影響是造成仿真結(jié)果與理論計(jì)算產(chǎn)生微小偏差的原因。討論問題：如果要求Av至少提高為原來的2倍，其它要求不變，如何修改電路（注意討論對其它性能參數(shù)的影響）？要提高Av可適當(dāng)增大M2、M3或M6、M7管的有效