電路原理圖設(shè)計(jì)及Hspice試驗(yàn)報(bào)告

1、電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程名稱(chēng): 學(xué) 號(hào) 姓 名 教 師實(shí)驗(yàn)一（微電子技術(shù)系） 實(shí)驗(yàn)報(bào)告書(shū)電路原理圖設(shè)計(jì)及Hspice年06月15日基本電路圖的Hspice仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)間：同組人員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫(huà)電路圖。.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對(duì)反相器電路進(jìn)行仿真，研究該反相器電路的特點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容激勵(lì)源：直流源、交流小信號(hào)源。瞬態(tài)源：正弦、脈沖、指數(shù)、分線段性和單頻調(diào)頻源等幾種形式。分析類(lèi)型：分析類(lèi)型語(yǔ)句由定義電路分析類(lèi)型的描述語(yǔ)句和一些控制語(yǔ)句組成，如直流分析（.OP）、交流小信號(hào)分析（.

2、AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN等分析語(yǔ)句，以及初 始狀態(tài)設(shè)置（.IC ）、選擇項(xiàng)設(shè)置（.OPTIONS等控制語(yǔ)句。這類(lèi)語(yǔ)句以一個(gè)“.”開(kāi) 頭，故也稱(chēng)為點(diǎn)語(yǔ)句。其位置可以在標(biāo)題語(yǔ)句之間的任何地方，習(xí)慣上寫(xiě)在電路描述語(yǔ)句之后?；驹恚海?）當(dāng)UI=UIL=0V時(shí)，UGS1=0因此V1管截止，而此時(shí)|UGS2|UTP|,所以V2導(dǎo)通，且導(dǎo)通內(nèi)阻很低，所以 UO=UOHUDD 即輸出電平.（2）當(dāng) UI=UIH=UDD寸,UGS1=UDDUTV1 導(dǎo)通，而 UGS2=0|UTPJ 因止匕 V2截止。 此時(shí)UO=UOL0,即輸出為低電平?？梢?jiàn)，CMOS相器實(shí)現(xiàn)了邏輯非的功能.四、實(shí)驗(yàn)步驟.打開(kāi)Caden

3、ce軟件，畫(huà)出CMOS(相器電路圖，導(dǎo)出反相器的 HSPICEK表文件.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說(shuō)明。.對(duì)5個(gè)首尾連接的反相器組成的振蕩器進(jìn)行波形仿真。.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入輸出仿真：網(wǎng)表：* lab2c - simple inverter.options list node post.model pch pmos.model nch nmos*.tran 200p 20n.dc vin 0 5 1m sweep data=w.print v(1) v(2).param wp=10u wn=10u.data wwp wn

4、10u 10u20u 10u40u 10u40u 5u .enddatavcc vcc 0 5vin in 0 2.5 *pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20ncload out 0 .75pm1 vcc in out vcc pch l=1u w=wpm2 out in 0 0 nch l=1u w=wn.altervcc vcc 0 3 .end 圖像： 瞬態(tài)仿真： 網(wǎng)表：* lab2c - simple inverter.options list node post.model pch pmos.model nch nmos.tran 200p 20n.print tr

5、an v(1) v(2)vcc vcc 0 5vin in 0 2.5 pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20ncload out 0 .75pm1 vcc in out vcc pch l=1u w=20um2 out in 0 0 nch l=1u w=20u.endcload out 0 .75pml vcc in out vcc pch l=1u w=20um2 out in 0 0 nch l=1u w=20u.end圖像：網(wǎng)表：* lab2d - 5 stage driver.options list node post*.model pch pmos*.model

6、 nch nmos.tran 1n 10n.print tran v(1) v(2) i(vcc).global vccvcc vcc 0 5*vin 1 0 2.5 pulse .2 3 .5 2n 2n 2n 5n 20n.ic v(1)=5xinv1 1 2 invxinv2 2 3 invxinv3 3 4 invxinv4 4 5 invxinv5 5 1 inv*cd1 6 0 1.75f.subckt inv in outm1 vcc in out vcc PENH l=1u w=20um2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u.ends inv.end圖像：對(duì)5

7、個(gè)首尾連接的反相器組成的振蕩器進(jìn)行波形仿真。* lab2d - 5 stage driver.options list node post.tran 1n 30n.print tran v(1) v(2) i(vcc).global vccvcc vcc 0 5.ic v(1)=5.lib E:chycz6h_v20.lib ttxinv1 1 2 inv1xinv2 2 3 inv1xinv3 3 4 inv1xinv4 4 5 inv1xinv5 5 1 inv2.subckt inv1 in outm1 vcc in out vcc PEPH l=1u w=20um2 out in 0

8、0 NENH l=1u w=20u .ends invl.subckt inv2 in outml vcc in out vcc PEPH l=1u w=20um2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u.ends inv2 .end 仿真圖像：六、結(jié)果及分析仿真結(jié)果已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)步驟中得出。通過(guò)上機(jī)實(shí)際操作電腦對(duì)反相器進(jìn)行仿真，驗(yàn)證 了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模塊，從中還學(xué)到了集成電路 工藝和版圖方面的一些知識(shí)。不但學(xué)會(huì)了電路仿真方面的很多基本技能，而且對(duì)微電子 工藝也進(jìn)一步得到了掌握；通過(guò)對(duì)反相器電路的仿真，掌握了HSPIC改件的使用。提高了自己的動(dòng)手能力

9、。將書(shū)本上學(xué)的理論知識(shí)實(shí)際操作了一遍，為以后做模擬電路的工作 打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成反相器電路的各種仿真，感覺(jué)收獲頗大。實(shí)驗(yàn)二 偏置及電流鏡實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 同組人員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?鞏固用Cadence軟件畫(huà)電路圖.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對(duì)偏置及電流鏡電路進(jìn)行仿真，并研究該電路的特點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)步驟.打開(kāi)Cadence軟件，畫(huà)出偏置及電流鏡的電品&圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICEW表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說(shuō)明。.仿真當(dāng)為1X電流

10、鏡時(shí)的電路。.仿真當(dāng)溝道長(zhǎng)度都增加10倍時(shí)的電路。.仿真當(dāng)為4X電流鏡時(shí)，只需要溝道寬度增加 4倍的電路。.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仿真網(wǎng)表：* * auCdl Netlist:Library Name: zyzTop Cell Name: lab4View Name: schematicNetlisted on: Apr 28 15:50:08 2011*.BIPOLAR.RESI = 2000*.RESVAL*.CAPVAL*.DIOPERI*.DIOAREA*.EQUATION*.SCALE METER*.MEGA.PARAM*.GLOBAL vcc!+ gnd!.PIN v

11、cc!+ gnd!*Library Name: zyzCell Name: lab4View Name: schematic*.SUBCKT lab4*.PININFORR0 vcc! net5 500 $RPMM0 net5 net5 gnd! gnd! NM W=1u L=10u m=1.ENDS*lab4.OPTIONS POST LIST node.GLOBAL vcc!+ gnd!vcc vcc! 0 3.dc vcc 0 5 0.1MM0 vref vref gnd! nenh W=5u L=1u m=1RR0 vcc! vref 500k.print v(Vref) i(mm0)

12、.end*lab4.OPTIONS POST LIST node.GLOBAL vcc!+ gnd!vcc vcc! 0 3.dc vcc 0 5 0.1MM0 vref vref gnd! nenh W=5u L=1u m=1RR0 vcc! vref r_value.dc r_value 500k 2000k 100.param r_value=1020k wn=5u.print v(Vref) i(mm0) .end仿真圖像：更改寬長(zhǎng)比時(shí)：.當(dāng)為1X電流鏡時(shí)*mirror2.libF:hspice0631cz6h_v20.libtt.options list node postMM0 v

13、ref vref gnd! gnd! nenh w=5 L=1u m=1RR0 vcc! vref r_value $RPMM1 vout vref gnd! gnd! nenh w=5 L=1u m=1vout vout 0 3.dc vout 0 3 0.1vcc vcc! 0 3.param r_value=1020k.print v(vref) i(mm0) i(mm1) .end仿真圖像：當(dāng)溝道長(zhǎng)度都增加10倍時(shí).當(dāng)為4X電流鏡時(shí)，只需要溝道寬度增加 4倍。*mirror2.libF:hspice0631cz6h_v20.libtt.options list node postMM0

14、 vref vref gnd! gnd! nenh w=5 L=10u m=1RR0 vcc! vref r_value $RPMM1 vout vref gnd! gnd! nenh w=20 L=10u m=1vout vout 0 3.dc vout 0 3 0.1vcc vcc! 0 3.param r_value=1020k.print v(vref) i(mm0) i(mm1) .end仿真圖像：六、結(jié)果及分析如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)步驟中得出。通過(guò)上機(jī)實(shí)際操作電腦對(duì)偏置及 電流鏡進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模塊， 從中還學(xué)到了集成電路工

15、藝和版圖方面的一些知識(shí)。不但學(xué)會(huì)了電路仿真方面的很多基 本技能，而且對(duì)微電子工藝也進(jìn)一步得到了掌握；通過(guò)對(duì)偏置及電流鏡電路的仿真，掌 握了 HSPIC改件的使用。提高了自己的動(dòng)手能力。將書(shū)本上學(xué)的理論知識(shí)實(shí)際操作了一 遍，為以后做模擬電路的工作打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成偏置及電流鏡電路的各種仿 真，感覺(jué)收獲頗大。實(shí)驗(yàn)三 共源放大器（一）實(shí)驗(yàn)時(shí)間：同組人員一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫(huà)電路圖。.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對(duì)共源放大器電路進(jìn)行仿真，并研究該電路的特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容實(shí)驗(yàn)原理：析類(lèi)型語(yǔ)

16、句由定義電路分析類(lèi)型的描述語(yǔ)句和一些控制語(yǔ)句組成，如直流分析 （.OP）、交流小信號(hào)分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN等分析語(yǔ)句，以及初始狀態(tài)設(shè) 置（.IC ）、選擇項(xiàng)設(shè)置（.OPTIONS等控制語(yǔ)句。這類(lèi)語(yǔ)句以一個(gè)“.”開(kāi)頭，故也 稱(chēng)為點(diǎn)語(yǔ)句。其位置可以在標(biāo)題語(yǔ)句之間的任何地方，習(xí)慣上寫(xiě)在電路描述語(yǔ)句之后。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：.放大器的瞬態(tài)仿真.放大器的20mVfe真仿真.放大器的柵變寬仿真.放大器在正常情況下的仿真四、實(shí)驗(yàn)步驟.打開(kāi)Cadence軟件，畫(huà)出共源放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICES表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說(shuō)明

17、。.修改網(wǎng)表，對(duì)共源放大器瞬態(tài)進(jìn)行仿真。.修改網(wǎng)表，對(duì)共源放大器20V失真進(jìn)行仿真。6修改網(wǎng)表，對(duì)共源放大器的柵變寬進(jìn)行仿真。.在正常情況下對(duì)共源放大器進(jìn)行仿真.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仿真網(wǎng)表：*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uvin vin 0 2.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end仿真圖像：瞬態(tài)仿真網(wǎng)表：*M0 Vref Vref 0 0 n

18、enh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uvin vin 0 1.79 sin(1.79 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end瞬態(tài)仿真圖像：*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1u

19、vin vin 0 1.787 sin(1.787 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end失真網(wǎng)表(20mV*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uvin vin 0 1.787 sin(1.787 20m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end失真圖像(20mV柵

20、變寬網(wǎng)表：*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=11uIref VDD Vref 1uvin vin 0 1.787 sin(1.787 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end柵變寬圖像：正常情況下的網(wǎng)表：*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD V

21、DD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uvin vin 0 1.787 sin(1.787 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end正常情況下的圖像：*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uvt vt 0 dc 0 ac 1m.ac dec 100 10 10gc1 vout vt 1vin vin 0 1

22、.787 sin(1.787 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print ac ro=par(v(vt)/i(vt).end當(dāng)輸出端加載負(fù)載電容CL （并改變電容大小），觀察輸出波形的變化；改加負(fù)載電阻 RL,觀察輸出波形的變化；*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uRL vout 0 1megvin vin 0 1.787 sin(1.78

23、7 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print ac ro=par(v(vt)/i(vt).end設(shè)計(jì)一源隨器作為輸出級(jí)，再在輸出端加 1兆歐姆的負(fù)載RL,觀察輸出波形的變化；增加輸入信號(hào)的幅度，觀察輸出失真的情況*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uCL vout 0 100p*RL vout 0 1megvin vin 0 1.787 s

24、in(1.787 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print ac ro=par(v(vt)/i(vt).end六、結(jié)果及分析結(jié)果：只能加小的負(fù)載或跟源隨器總結(jié)：如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)步驟中得出。通過(guò)上機(jī)實(shí)際操作電腦對(duì) 共源放大器進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模 塊，從中還學(xué)到了集成電路工藝和版圖方面的一些知識(shí)。不但學(xué)會(huì)了電路仿真方面的很 多基本技能，而且對(duì)微電子工藝也進(jìn)一步得到了掌握；通過(guò)對(duì)共源放大器電路的仿真， 掌握了 HSPIC改件的使用。提高了自己的動(dòng)手能力。將書(shū)本上學(xué)的理論知識(shí)實(shí)

25、際操作了 一遍，為以后做模擬電路的工作打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成共源放大器電路的各種仿 真，感覺(jué)收獲頗大。實(shí)驗(yàn)四 共源放大器（二）實(shí)驗(yàn)時(shí)間:同組人員:一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫(huà)電路圖。.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對(duì)共源放大器電路進(jìn)行仿真，并研究該電路的特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容析類(lèi)型語(yǔ)句由定義電路分析類(lèi)型的描述語(yǔ)句和一些控制語(yǔ)句組成，如直流分析 （.OP）、交流小信號(hào)分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN等分析語(yǔ)句，以及初始狀態(tài)設(shè) 置（.IC ）、選擇項(xiàng)設(shè)置（.OPTIONS等控制語(yǔ)句。這類(lèi)語(yǔ)句以一

26、個(gè)“.”開(kāi)頭，故也 稱(chēng)為點(diǎn)語(yǔ)句。其位置可以在標(biāo)題語(yǔ)句之間的任何地方，習(xí)慣上寫(xiě)在電路描述語(yǔ)句之后。內(nèi)容：.VDD=3V,設(shè)置M1 M2的寬長(zhǎng)比，使放大倍數(shù)大約為 4倍（令L1=L2=1u）。.掃描vin,觀察輸入輸出曲線（即觀察 Vout隨Vin的變化情況），計(jì)算放大器的輸入 范圍。.增大正弦信號(hào)的幅度（超出輸入范圍），觀察波形是否失真。.進(jìn)行ACft零極點(diǎn)分析，觀察零極點(diǎn)位置。.再在輸人端和輸出端之間加上1pF的電容，觀察零極點(diǎn)的變化。四、實(shí)驗(yàn)步驟.打開(kāi)Cadence軟件，畫(huà)出共源放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICES表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸

27、出變化，觀察波形，并做說(shuō)明。.修改網(wǎng)表，VDD=3V,設(shè)置M1、M2的寬長(zhǎng)比，使放大倍數(shù)大約為 4倍（令L1=L2=1u）進(jìn) 行仿真。.修改網(wǎng)表，對(duì)共源放大器掃描vin,觀察輸入輸出曲線（即觀察 Vout隨Vin的變化情 況），計(jì)算放大器的輸入范圍。進(jìn)行仿真。6修改網(wǎng)表，對(duì)共源放大器進(jìn)行 AC和零極點(diǎn)分析，觀察零極點(diǎn)位置進(jìn)行仿真。.修改網(wǎng)表，在輸人端和輸出端之間加上 1pF的電容，觀察零極點(diǎn)的變化進(jìn)行仿真.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).VDD=3V,設(shè)置M1 M2的寬長(zhǎng)比，使放大倍數(shù)大約為 4倍（令L1=L2=1u）*cs.libF:hspice0631cz6h_v20.libttvc

28、c vcc! 0 3vin vin 0 sin（1.1 20m 1k）.tran 0.1m 10m.options list node postMM1 vout vin 0 0 nenh W=16u L=1uMM2 vout vout vcc! vcc penh W=2u L=1u.print v(vin) v(vout) .end仿真圖像：計(jì)算放大器的輸入.掃描vin,觀察輸入輸出曲線(即觀察 Vout隨Vin的變化情況) 范圍*cs.libF:hspice0631cz6h_v20.libttvcc vcc! 0 3vin vin 0 sin(1.1 20m 1k).tran 0.1m 10

29、m.dc vin 0 3 0.1.options list node postMM1 vout vin 0 0 nenh W=16u L=1uMM2 vout vout vcc! vcc penh W=2u L=1u.print v(vin) v(vout) .end仿真圖像：中間斜率穩(wěn)定段為放大器輸入范圍3.增大正弦信號(hào)的幅度（超出輸入范圍），觀察波形是否失真.libF:hspice0631cz6h_v20.libttvcc vcc! 0 3vin vin 0 1.1 ac 20m sin(1.1 20m 1k).ac dec 10 100 1000g.options list node p

30、ostMM1 vout vin 0 0 nenh W=16u L=1u MM2 vout vout vcc! vcc! penh W=2u L=1u cl vout 0 1p c2 vin vout 1p .pz v(vout) vin .print ac vdb(vout,vin) vp(vout,vin) .print v(vin) v(vout) .end六、結(jié)果及分析結(jié)果：仿真結(jié)果已經(jīng)在上實(shí)驗(yàn)步驟中得出。總結(jié)：如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)步驟中得出。通過(guò)上機(jī)實(shí)際操作電腦對(duì) 共源放大器進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模 塊，從中還學(xué)到了集成電路工藝和版

31、圖方面的一些知識(shí)。不但學(xué)會(huì)了電路仿真方面的很 多基本技能，而且對(duì)微電子工藝也進(jìn)一步得到了掌握；通過(guò)對(duì)共源放大器電路的仿真， 掌握了 HSPIC改件的使用。提高了自己的動(dòng)手能力。將書(shū)本上學(xué)的理論知識(shí)實(shí)際操作了 一遍，為以后做模擬電路的工作打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成共源放大器電路的各種仿 真，感覺(jué)收獲頗大。實(shí)驗(yàn)五電流源做負(fù)載的共源放大器實(shí)驗(yàn)時(shí)間：同組人員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫(huà)電路圖.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對(duì)共源放大器電路進(jìn)行仿真，并研究該電路的特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容析類(lèi)型語(yǔ)句由定義電路分

32、析類(lèi)型的描述語(yǔ)句和一些控制語(yǔ)句組成，如直流分析 （.OP）、交流小信號(hào)分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN等分析語(yǔ)句，以及初始狀態(tài)設(shè) 置（.IC ）、選擇項(xiàng)設(shè)置（.OPTIONS等控制語(yǔ)句。這類(lèi)語(yǔ)句以一個(gè)“.”開(kāi)頭，故也 稱(chēng)為點(diǎn)語(yǔ)句。其位置可以在標(biāo)題語(yǔ)句之間的任何地方，習(xí)慣上寫(xiě)在電路描述語(yǔ)句之后。內(nèi)容：.VDD=3V, IREF=1uA掃描vin,觀察輸入輸出曲線，根據(jù)結(jié)果把Vin偏置在合適的位置。.輸入端加正弦信號(hào)，根據(jù)瞬態(tài)仿真的結(jié)果，檢驗(yàn)偏置位置是否正確（輸出偏置電平應(yīng) 該調(diào)整在1.5伏左右）；加大輸入信號(hào)的幅度，直到達(dá)到最大輸出擺幅。.稍稍改變M1管的柵寬，觀察輸出電平的變化。.設(shè)計(jì)仿真

33、電路，計(jì)算電路的輸出電阻。.在輸出端加載負(fù)載電容CL=10P（并改變電容大?。^察輸出波形的變化。.設(shè)計(jì)一源隨器作為輸出級(jí)，再在輸出端加 1兆歐姆的負(fù)載RL,觀察輸出波形的變化； 增加輸入信號(hào)的幅度，觀察輸出失真的情況。四、實(shí)驗(yàn)步驟.打開(kāi)Cadence軟件，畫(huà)出共源放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPIC刎表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說(shuō)明。.修改網(wǎng)表，對(duì)共源放大器 VDD=3V, IREF=1uA掃描vin,觀察輸入輸出曲線，根據(jù)結(jié) 果把Vin偏置在合適的位置進(jìn)行仿真。.修改網(wǎng)表，對(duì)共源放大器.輸入端加正弦信號(hào)，根據(jù)瞬態(tài)仿真的結(jié)

34、果，檢驗(yàn)偏置位置是 否正確（輸出偏置電平應(yīng)該調(diào)整在1.5伏左右）；加大輸入信號(hào)的幅度，直到達(dá)到最大 輸出擺幅進(jìn)行仿真。6修改網(wǎng)表，對(duì)共源放大器稍稍改變 M1管的柵寬，觀察輸出電平的變化進(jìn)行仿真。.在輸出端加載負(fù)載電容CL=10P（并改變電容大?。?，觀察輸出波形的變化對(duì)共源放大 器進(jìn)行仿真.修改網(wǎng)表，對(duì)共源放大器設(shè)計(jì)一源隨器作為輸出級(jí)， 再在輸出端加1兆歐姆的負(fù)載RL, 觀察輸出波形的變化；增加輸入信號(hào)的幅度，觀察輸出進(jìn)行仿真。.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).VDD=3V, IREF=1uA掃描vin,觀察輸入輸出曲線，根據(jù)結(jié)果把Vin偏置在合適的位置。*cs1.libF:hspice0

35、631cz6h_v20.libttiref vdd vref 1uM0 vref vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 vout vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=10uvdd vdd 0 3vin vin 0 3.dc vin 0 3 1m.op.print.end當(dāng)X軸電壓為1.79v時(shí)，即Vin=1.79v時(shí)為合適位置.輸入端加正弦信號(hào)，根據(jù)瞬態(tài)仿真的結(jié)果，檢驗(yàn)偏置位置是否正確(輸出偏置電平應(yīng) 該調(diào)整在1.5伏左右)；加大輸入信號(hào)的幅度，直到達(dá)到最大輸出擺幅*cs2.libF:hspice063

36、1cz6h_v20.libttiref vdd vref 1uM0 vref vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 vout vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=10uvdd vdd 0 3vin vin 0 1.79 sin(1.79 1m 1k).dc vin 0 3 1m.tran 1u 10m.op.print.end仿真圖像：.稍稍改變M1管的柵寬，觀察輸出電平的變化當(dāng) M1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=11u 時(shí)。仿真圖像：.設(shè)計(jì)仿真電路，計(jì)算電路的輸出電阻*c

37、s2.libF:hspice0631cz6h_v20.libttiref vdd vref 1uM0 vref vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 vout vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=11uvdd vdd 0 3vin vin 0 1.79 sin(1.79 1m 1k)c1 vout vt 1vt vt 0 dc 0 ac 1m.ac dec 100 10 10g.dc vin 0 3 1m.tran 1u 10m.op.print ac ro=par(v(vt)/i(vt).end輸出電

38、阻為10M左右.在輸出端加載負(fù)載電容CL=10P(并改變電容大小)，觀察輸出波形的變化；*cs2.libF:hspice631cz6h_v20.libtt iref vdd vref 1uM0 vref vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 vout vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=11uvdd vdd 0 3vin vin 0 1.79 sin(1.79 1m 1k)CL vout 0 10p .dc vin 0 3 1m .tran 1u 10m .op .end 仿真圖像： 改加負(fù)載電阻RL=

39、1ML輸出電壓被電阻上電壓拉得很低，故不能加電阻負(fù)載.設(shè)計(jì)一源隨器作為輸出級(jí)，再在輸出端加1兆歐姆的負(fù)載RL,觀察輸出波形的變化；增加輸入信號(hào)的幅度，觀察輸出失真的情況*cs2.libF:hspice0631cz6h_v20.libttiref vdd vref 1uM0 vref vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 vout vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=10u M3 vdd vout vout1 0 nenh L=1u W=20u M4 vout1 vref 0 0 nenh L=4u W=

40、40u vdd vdd 0 3vin vin 0 1.79 sin(1.79 1m 1k)RL vout1 0 1meg .dc vin 0 3 1m .tran 1u 10m.op .end 仿真圖像：六、結(jié)果及分析結(jié)果：仿真結(jié)果已經(jīng)在上實(shí)驗(yàn)步驟中得出?？偨Y(jié)：如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)步驟中得出。通過(guò)上機(jī)實(shí)際操作電腦對(duì) 共源放大器進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模 塊，從中還學(xué)到了集成電路工藝和版圖方面的一些知識(shí)。不但學(xué)會(huì)了電路仿真方面的很 多基本技能，而且對(duì)微電子工藝也進(jìn)一步得到了掌握；通過(guò)對(duì)共源放大器電路的仿真， 掌握了 HSPIC改件的使用。提高了

41、自己的動(dòng)手能力。將書(shū)本上學(xué)的理論知識(shí)實(shí)際操作了 一遍，為以后做模擬電路的工作打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成共源放大器電路的各種仿 真，感覺(jué)收獲頗大。實(shí)驗(yàn)六差分放大器實(shí)驗(yàn)時(shí)間:同組人員:一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫(huà)電路圖.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對(duì)差分放大器電路進(jìn)行仿真，并研究該電路的特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容析類(lèi)型語(yǔ)句由定義電路分析類(lèi)型的描述語(yǔ)句和一些控制語(yǔ)句組成，如直流分析 （.OP）、交流小信號(hào)分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN等分析語(yǔ)句，以及初始狀態(tài)設(shè) 置（.IC ）、選擇項(xiàng)設(shè)置（.OPTIO

42、NS等控制語(yǔ)句。這類(lèi)語(yǔ)句以一個(gè)“.”開(kāi)頭，故也 稱(chēng)為點(diǎn)語(yǔ)句。其位置可以在標(biāo)題語(yǔ)句之間的任何地方，習(xí)慣上寫(xiě)在電路描述語(yǔ)句之后。內(nèi)容：.VDD=3V,把Vcm Vb偏置在合適的位置，放大倍數(shù)大約為 4倍，時(shí)域下驗(yàn)證放大的波 形。.保持Vin2不變，掃描Vin1 ,觀察兩邊電流、電壓的變化，確定最大差分輸入范圍。超 出范圍加載輸入信號(hào)，觀察波形失真的情況。如下圖差分放大器。VDD=3V要求尾電流源大約為200UA,輸出擺幅1.5V,增益200以上，驗(yàn)證放大波形。.設(shè)計(jì)仿真電路，測(cè)量差分放大器的CMR儆變尾電流源柵長(zhǎng)（保持200uA的電流大?。?， 比較結(jié)果。.使用如下圖所示Cascode結(jié)構(gòu)作為尾電流

43、源，測(cè)量 CMRR和前面的結(jié)果比較。四、實(shí)驗(yàn)步驟.打開(kāi)Cadence軟件，畫(huà)出差分放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICES表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說(shuō)明。.修改網(wǎng)表，對(duì)差分放大器 VDD=3V,把Vcm Vb偏置在合適的位置，放大倍數(shù)大約為 4 倍，時(shí)域下驗(yàn)證放大的波形進(jìn)行仿真。.修改網(wǎng)表，對(duì)差分放大器保持 Vin2不變，掃描Vin1 ,觀察兩邊電流、電壓的變化，確 定最大差分輸入范圍。超出范圍加載輸入信號(hào)，觀察波形失真的情況。如下圖差分放大器。VDD=3V要求尾電流源大約為200uA,輸出擺幅1.5V,增益200 以上，驗(yàn)

44、證放大波形進(jìn)行仿真。.修改網(wǎng)表，對(duì)差分放大器設(shè)計(jì)仿真電路，測(cè)量差分放大器的CMRR改變尾電流源柵長(zhǎng)（保持200uA的電流大?。容^結(jié)果進(jìn)行仿真。.修改網(wǎng)表，對(duì)差分放大器使用如下圖所示 Cascode結(jié)構(gòu)作為尾電流源，測(cè)量 CMRR和 前面的結(jié)果比較進(jìn)行仿真。.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).VDD=3V,把Vcm Vb偏置在合適的位置，放大倍數(shù)大約為4倍，時(shí)域下驗(yàn)證放大的波形。*chafen.libF:hspice0631cz6h_v20.libttvcc vcc! 0 3v1 v1 0 vcm sin(2 1m 1k)v2 v2 0 vcm sin(2 -1m 1k).tran 0.

45、1m 10mvb vb 0 1.5v.op.param vcm=2.tran 0.1m 10m.options list node postMM6 net31 vb gnd! gnd! nenh W=20u L=4uMM5 vout2 v2 net31 gnd! nenh W=80u L=1uMM1 vout1 v1 net31 gnd! nenh W=80u L=1uMM3 vout2 vout2 vcc! vcc! penh W=10u L=1uMM0 vout1 vout1 vcc! vcc! penh W=10u L=1u.print v(v1) v(v2) v(vout1,vout2

46、).end仿真圖像：差分輸入為2mV輸出為8 mV,故放大4倍.保持Vin2不變，掃描Vin1 ,觀察兩邊電流、電壓的變化，確定最大差分輸入范圍。超出范圍加載輸入信號(hào)，觀察波形失真的情況。如下圖差分放大器。VDD=3V要求尾電流源大約為200uA,輸出擺幅1.5V,增益200以 上，驗(yàn)證放大波形。*chafen.libF:hspice0631cz6h_v20.libttvdd vdd 0 3m1 vd1 vi1 vsn 0 nenh w=100u l=2um2 vd2 vi2 vsn 0 nenh w=100u l=2um3 vd1 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2um4

47、 vd2 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2um5 vsn vb 0 0 nenh w=200u l=5uiref vdd vb 100umb vb vb 0 0 nenh w=100u l=5uvb vb 0 1.3vi1 vi1 0 2 sin(1.5 1m 1k)vi2 vi2 0 2 sin(1.5 -1m 1k).tran 1m 10m.op.print tran i(m1) i(m2) i(m5) v(vd2).end仿真圖像：增益約為150.設(shè)計(jì)仿真電路，測(cè)量差分放大器的CMR儆變尾電流源柵長(zhǎng)(保持200uA的電流大小)，比較結(jié)果*chafen.libF:hs

48、pice0631cz6h_v20.libtt.subckt diff_amp vb vi1 vi2 vd2vdd vdd 0 3m1 vd1 vi1 vsn 0 nenh w=100u l=2um2 vd2 vi2 vsn 0 nenh w=100u l=2um3 vd1 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2um4 vd2 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2um5 vsn vb 0 0 nenh w=200u l=5uiref vdd vb 100umb vb vb 0 0 nenh w=100u l=5u.endsvi1 vi1 0 1.5 ac 1mv

49、i2 vi2 0 1.5x1 vb vc vc Ac diff_ampx2 vb vi1 vi2 Ad diff_ampvc vc 0 1.5 AC 1m.ac dec 100 100k 1000MEG.op.print ac vdb(Ad,Ac) vdb(Ad,vi1) vdb(Ac,vc).end共模抑制比為66dB左右.使用如下圖所示Cascode結(jié)構(gòu)作為尾電流源，測(cè)量CMRR和前面的結(jié)果比較*chafen.libF:hspice0631cz6h_v20.libtt.subckt diff_amp vb vi1 vi2 vd2vdd vdd 0 3m1 vd1 vi1 vsn 0 nen

50、h w=100u l=2um2 vd2 vi2 vsn 0 nenh w=100u l=2um3 vd1 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2um4 vd2 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2uiref vdd vb 200um5 vsn vb vsn2 0 nenh w=200u l=1um6 vsn2 vb2 0 0 nenh w=200u l=4umb vb vb 0 0 nenh w=200u l=2uvb2 vb2 0 1.endsvi1 vi1 0 1.5 ac 1mvi2 vi2 0 1.5x1 vb vc vc Ac diff_ampx2

51、vb vi1 vi2 Ad diff_ampvc vc 0 1.5 AC 1m.ac dec 100 100k 1000MEG.op.print ac vdb(Ad,Ac) vdb(Ad,vi1) vdb(Ac,vc) .end仿真圖像：共模抑制比為96dB左右六、結(jié)果及分析結(jié)果：仿真結(jié)果已經(jīng)在上實(shí)驗(yàn)步驟中得出?？偨Y(jié)：如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)步驟中得出。通過(guò)上機(jī)實(shí)際操作電腦對(duì) 共源放大器進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中的一些基本單元和模 塊，從中還學(xué)到了集成電路工藝和版圖方面的一些知識(shí)。不但學(xué)會(huì)了電路仿真方面的很 多基本技能，而且對(duì)微電子工藝也進(jìn)一步得到了掌握；通過(guò)對(duì)共

52、源放大器電路的仿真， 掌握了 HSPIC改件的使用。提高了自己的動(dòng)手能力。將書(shū)本上學(xué)的理論知識(shí)實(shí)際操作了 一遍，為以后做模擬電路的工作打下看良好的基礎(chǔ)；最終完成共源放大器電路的各種仿 真，感覺(jué)收獲頗大。實(shí)驗(yàn)七帶隙基準(zhǔn)源實(shí)驗(yàn)時(shí)間：同組人員：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫(huà)電路圖.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。.對(duì)帶隙基準(zhǔn)源電路進(jìn)行仿真，并研究該電路的特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦三、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容分析類(lèi)型語(yǔ)句由定義電路分析類(lèi)型的描述語(yǔ)句和一些控制語(yǔ)句組成，如直流分析(.OP)、交流小信號(hào)分析(.AC)、瞬態(tài)分析(.TRAN等分析語(yǔ)句

53、，以及初始狀態(tài)設(shè) 置(.IC )、選擇項(xiàng)設(shè)置(.OPTIONS等控制語(yǔ)句。這類(lèi)語(yǔ)句以一個(gè)“.”開(kāi)頭，故也 稱(chēng)為點(diǎn)語(yǔ)句。其位置可以在標(biāo)題語(yǔ)句之間的任何地方，習(xí)慣上寫(xiě)在電路描述語(yǔ)句之后。內(nèi)容：.瞬態(tài)仿真，觀察Vref的波形。.直流掃描電源電壓與溫度，觀察 Vref的波形。.調(diào)整mos管L的大小，力求溫度系數(shù)最小。.觀測(cè)電路的啟動(dòng)電壓，啟動(dòng)時(shí)間和靜態(tài)電流三項(xiàng)指標(biāo)。四、實(shí)驗(yàn)步驟.打開(kāi)Cadence軟件，畫(huà)出帶隙基準(zhǔn)源的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPIC幽表文件。.修改網(wǎng)表，仿真出圖。.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說(shuō)明。.修改網(wǎng)表，對(duì)帶隙基準(zhǔn)源瞬態(tài)仿真，觀察 Vref的波形

54、進(jìn)行仿真。.修改網(wǎng)表，對(duì)帶隙基準(zhǔn)源直流掃描電源電壓與溫度，觀察 Vref的波形進(jìn)行仿真。.修改網(wǎng)表，對(duì)帶隙基準(zhǔn)源調(diào)整 mos管L的大小，力求溫度系數(shù)最小進(jìn)行仿真。.修改網(wǎng)表，對(duì)帶隙基準(zhǔn)源觀測(cè)電路的啟動(dòng)電壓，啟動(dòng)時(shí)間和靜態(tài)電流三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行仿 真。.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1.瞬態(tài)仿真，觀察Vref的波形；*.libF:hspice0631cz6h_v20.libtt.libF:hspice0631cz6h_v20.libbip.libF:hspice0631cz6h_v20.libres.options list node postvdd vdd! 0 3 pwl(0 0 0.1u

55、6)QD3 gnd! gnd! net64 pnp5 M=8QD2 gnd! gnd! net67 pnp5 M=8QD1 gnd! gnd! net70 pnp5 M=1XRR1 VREF net64 rrpoly w=2u l=200uXRR0 net74 net67 rrpoly w=2u l=20uMNM6 net77 net77 gnd! gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM5 net81 net81 net77 gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM4 net85 net85 net81 gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM

56、3 net87 net91 net74 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM2 net91 net91 net70 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM1 net106 net103 net87 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM0 net103 net103 net91 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MPM7 VREF net106 net110 vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM6 net106 net106 net133 vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM5 net103 n

57、et106 net118 vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM4 net103 net85 net106 vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM3 net133 net133 vdd! vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM2 net110 net133 vdd! vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM1 net118 net133 vdd! vdd! penh W=10u L=2u m=1MPM0 net85 net133 vdd! vdd! penh W=10u L=2u m=1*.dc vdd 0 9 1m.tran 0.

58、1u 200u.op 150u.print.end仿真圖像：去掉啟動(dòng)電路。波形如下：1)、瞬態(tài)下：2)、直流下：2、直流掃描電源電壓與溫度，觀察 Vref的波形*daixi.libF:hspice0631cz6h_v20.libtt.libF:hspice0631cz6h_v20.libbip.libF:hspice0631cz6h_v20.libres.options list node postvdd vdd! 0 3 pwl(0 0 0.1u 6)QD3 gnd! gnd! net64 pnp5 M=8QD2 gnd! gnd! net67 pnp5 M=8QD1 gnd! gnd! n

59、et70 pnp5 M=1XRR1 VREF net64 rrpoly w=2u l=250uXRR0 net74 net67 rrpoly w=2u l=20uMNM6 net77 net77 gnd! gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM5 net81 net81 net77 gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM4 net85 net85 net81 gnd! nenh W=10u L=10u m=1MNM3 net87 net91 net74 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM2 net91 net91 net70 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM1 net106 net103 net87 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MNM0 net103 net103 net91 gnd! nenh W=30u L=2u m=1MPM7 VREF net106 net110 vdd! penh W=10u L=2u