電路原理圖設(shè)計及Hspice實驗報告

1、電子科技大學(xué)成都學(xué)院（微電子技術(shù)系）實驗報告書課程名稱：電路原理圖設(shè)計及Hspice學(xué) 號： 姓 名： 教 師： 年06月15日 實驗一 基本電路圖的Hspice仿真實驗時間： 同組人員： 一、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫電路圖。2.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。3.對反相器電路進行仿真，研究該反相器電路的特點。二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦 三、實驗原理和內(nèi)容激勵源：直流源、交流小信號源。 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。分析類型：分析類型語句由定義電路分析類型的描述語句和一些控制語句組成，如直流分析（.O

2、P）、交流小信號分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN）等分析語句，以及初始狀態(tài)設(shè)置（.IC）、選擇項設(shè)置（.OPTIONS）等控制語句。這類語句以一個“.”開頭，故也稱為點語句。其位置可以在標(biāo)題語句之間的任何地方，習(xí)慣上寫在電路描述語句之后。基本原理：(1)當(dāng)UI=UIL=0V時，UGS1=0，因此V1管截止，而此時|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時，UGS1=UDD>UTN，V1導(dǎo)通，而UGS2=0<|UTP|，因此V2截止。此時UO=UOL0，即輸出為低電平。 可見，CMOS反相器實

3、現(xiàn)了邏輯非的功能.四、實驗步驟1.打開Cadence軟件，畫出CMOS反相器電路圖，導(dǎo)出反相器的HSPICE網(wǎng)表文件。2.修改網(wǎng)表，仿真出圖。3.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明。4.對5個首尾連接的反相器組成的振蕩器進行波形仿真。5.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(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).p

4、aram wp=10u wn=10u.data wwp wn10u 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 nm

5、os.tran 200p 20n .print tran 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 .75pm1 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 p

6、ost*.model pch pmos*.model nch nmos.tran 1n 10n.print tran v(1) v(2) i(vcc).global vcc.lib 'F:HISPICE2840710631cz6h_v20.lib' ttvcc 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 out m1 v

7、cc in out vcc PENH l=1u w=20um2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u.ends inv.end圖像：對5個首尾連接的反相器組成的振蕩器進行波形仿真。* 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

8、4 5 inv1xinv5 5 1 inv2.subckt inv1 in out m1 vcc in out vcc PEPH l=1u w=20um2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u.ends inv1.subckt inv2 in out m1 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)在實驗步驟中得出。通過上機實際操作電腦對反相器進行仿真，驗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

9、版圖方面的一些知識。不但學(xué)會了電路仿真方面的很多基本技能，而且對微電子工藝也進一步得到了掌握；通過對反相器電路的仿真，掌握了HSPICE軟件的使用。提高了自己的動手能力。將書本上學(xué)的理論知識實際操作了一遍，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，感覺收獲頗大。實驗二 偏置及電流鏡實驗時間： 同組人員： 一、實驗?zāi)康?.鞏固用Cadence軟件畫電路圖2.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。3.對偏置及電流鏡電路進行仿真，并研究該電路的特點。二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦 三、實驗原理和內(nèi)容四、實驗步驟1.打開Cadenc

10、e軟件，畫出偏置及電流鏡的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICE網(wǎng)表文件。2.修改網(wǎng)表，仿真出圖。3.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明。4.仿真當(dāng)為1X電流鏡時的電路。5.仿真當(dāng)溝道長度都增加10倍時的電路。6.仿真當(dāng)為4X電流鏡時，只需要溝道寬度增加4倍的電路。7.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù)仿真網(wǎng)表：* auCdl Netlist:* * Library Name: zyz* Top Cell Name: lab4* View Name: schematic* Netlisted on: Apr 28 15:50:08 2011*.BIPOLAR*.RE

11、SI = 2000 *.RESVAL*.CAPVAL*.DIOPERI*.DIOAREA*.EQUATION*.SCALE METER*.MEGA.PARAM*.GLOBAL vcc!+ gnd!*.PIN vcc!*+ gnd!* Library Name: zyz* Cell Name: lab4* View Name: schematic*.SUBCKT lab4*.PININFORR0 vcc! net5 500 $RPMM0 net5 net5 gnd! gnd! NM W=1u L=10u m=1.ENDS*lab4.lib 'F:HISPICE2840710631cz6h

12、_v20.lib' tt.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).end*lab4.lib 'F:HISPICE2840710631cz6h_v20.lib' tt.OPTIONS POST LIST node.GLOBAL vcc!+ gnd!vcc vcc! 0 3.dc vcc 0 5 0.1MM0 vref vref

13、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：更改寬長比時：1.當(dāng)為1X電流鏡時*mirror2.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'tt.options list node postMM0 vref vref gnd! gnd! nenh w=5 L=1u m=1RR0 vcc! vref r_value $RPMM1 vout vref gnd! g

14、nd! 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)溝道長度都增加10倍時2.當(dāng)為4X電流鏡時，只需要溝道寬度增加4倍。*mirror2.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'tt.options list node postMM0 vref vref gnd! gnd! nenh w=5 L=10u m=1RR0 vcc! vref r_value $RPMM1 vou

15、t 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)在實驗步驟中得出。通過上機實際操作電腦對偏置及電流鏡進行仿真，驗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。不但學(xué)會了電路仿真方面的很多基本技能，而且對微電子工藝也進一步得到了掌握；通過對偏置及電流鏡電路的仿真，掌握了HSPICE

16、軟件的使用。提高了自己的動手能力。將書本上學(xué)的理論知識實際操作了一遍，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，感覺收獲頗大。 實驗三 共源放大器（一）實驗時間： 同組人員 一、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫電路圖。2.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。3.對共源放大器電路進行仿真，并研究該電路的特點。二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦 三、實驗原理和內(nèi)容實驗原理：析類型語句由定義電路分析類型的描述語句和一些控制語句組成，如直流分析（.OP）、交流小信號分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN）等分析語句，以及初始

17、狀態(tài)設(shè)置（.IC）、選擇項設(shè)置（.OPTIONS）等控制語句。這類語句以一個“.”開頭，故也稱為點語句。其位置可以在標(biāo)題語句之間的任何地方，習(xí)慣上寫在電路描述語句之后。實驗內(nèi)容：1.放大器的瞬態(tài)仿真2.放大器的20mV失真仿真3.放大器的柵變寬仿真4.放大器在正常情況下的仿真四、實驗步驟1.打開Cadence軟件，畫出共源放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICE網(wǎng)表文件。2.修改網(wǎng)表，仿真出圖。3.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明。4.修改網(wǎng)表，對共源放大器瞬態(tài)進行仿真。5.修改網(wǎng)表，對共源放大器20V失真進行仿真。6 修改網(wǎng)表，對共源放大器的柵變寬進行仿真。

18、7.在正常情況下對共源放大器進行仿真.8.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù)仿真網(wǎng)表：*.lib "F:HISPICE2840710631cz6h_v20.lib"ttM0 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：*.lib "F:HISPICE28407106

19、31cz6h_v20.lib"ttM0 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 1.79 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：*.lib "F:HISPICE2840710631cz6h_v20.lib"ttM0 Vref Vref 0 0 nenh L=4

20、u 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 1m 1k).tran 1u 10m.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print.end失真網(wǎng)表（20mV）*.lib "F:HISPICE2840710631cz6h_v20.lib"ttM0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1

21、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）柵變寬 網(wǎng)表：*.lib "F:HISPICE2840710631cz6h_v20.lib"ttM0 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=11uI

22、ref 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：*.lib "F:HISPICE2840710631cz6h_v20.lib"ttM0 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.

23、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：*.lib "F:HISPICE2840710631cz6h_v20.lib"ttM0 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 1 vin vin 0 1.787

24、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)輸出端加載負載電容CL（并改變電容大小），觀察輸出波形的變化；改加負載電阻RL，觀察輸出波形的變化；*.lib "F:HISPICE2840710631cz6h_v20.lib"ttM0 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

25、Iref VDD Vref 1uRL vout 0 1megvin vin 0 1.787 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設(shè)計一源隨器作為輸出級，再在輸出端加1兆歐姆的負載RL， 觀察輸出波形的變化；增加輸入信號的幅度，觀察輸出失真的情況*.lib "F:HISPICE2840710631cz6h_v20.lib"ttM0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0

26、 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 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六、結(jié)果及分析結(jié)果：只能加小的負載或跟源隨器總結(jié)：如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實驗步驟中得出。通過上機實際操作電腦對共源放大器進行仿真，驗證了電路的基本功能；鞏固了模擬電路中

27、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。不但學(xué)會了電路仿真方面的很多基本技能，而且對微電子工藝也進一步得到了掌握；通過對共源放大器電路的仿真，掌握了HSPICE軟件的使用。提高了自己的動手能力。將書本上學(xué)的理論知識實際操作了一遍，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，感覺收獲頗大。實驗四 共源放大器（二）實驗時間： 同組人員： 一、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫電路圖。2.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。3.對共源放大器電路進行仿真，并研究該電路的特點。二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)

28、器、電腦 三、實驗原理和內(nèi)容析類型語句由定義電路分析類型的描述語句和一些控制語句組成，如直流分析（.OP）、交流小信號分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN）等分析語句，以及初始狀態(tài)設(shè)置（.IC）、選擇項設(shè)置（.OPTIONS）等控制語句。這類語句以一個“.”開頭，故也稱為點語句。其位置可以在標(biāo)題語句之間的任何地方，習(xí)慣上寫在電路描述語句之后。內(nèi)容：1.VDD=3V, 設(shè)置M1、M2的寬長比，使放大倍數(shù)大約為4倍（令L1=L2=1u)。2.掃描vin, 觀察輸入輸出曲線（即觀察 Vout隨Vin的變化情況），計算放大器的輸入范圍。3.增大正弦信號的幅度（超出輸入范圍），觀察波形是否失真。4.進行

29、AC和零極點分析，觀察零極點位置。5.再在輸人端和輸出端之間加上1pF的電容，觀察零極點的變化。四、實驗步驟1.打開Cadence軟件，畫出共源放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICE網(wǎng)表文件。2.修改網(wǎng)表，仿真出圖。3.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明。4.修改網(wǎng)表，VDD=3V, 設(shè)置M1、M2的寬長比，使放大倍數(shù)大約為4倍（令L1=L2=1u)進行仿真。5.修改網(wǎng)表，對共源放大器掃描vin, 觀察輸入輸出曲線（即觀察 Vout隨Vin的變化情況），計算放大器的輸入范圍。進行仿真。6 修改網(wǎng)表，對共源放大器進行AC和零極點分析，觀察零極點位置進行仿真。7.

30、修改網(wǎng)表，在輸人端和輸出端之間加上1pF的電容，觀察零極點的變化進行仿真.8.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù)1.VDD=3V, 設(shè)置M1、M2的寬長比，使放大倍數(shù)大約為4倍（令L1=L2=1u)*cs.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'ttvcc 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)

31、v(vout).end仿真圖像：2.掃描vin, 觀察輸入輸出曲線（即觀察 Vout隨Vin的變化情況），計算放大器的輸入范圍*cs.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'ttvcc vcc! 0 3vin vin 0 sin(1.1 20m 1k).tran 0.1m 10m.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)

32、定段為放大器輸入范圍3. 增大正弦信號的幅度（超出輸入范圍），觀察波形是否失真仿真圖像：輸出波形失真4.進行AC和零極點分析，觀察零極點位置。*cs1.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'ttvcc vcc! 0 3vin vin 0 1.1 ac 20m sin(1.1 20m 1k).ac dec 10 100 1000g.options list node postMM1 vout vin 0 0 nenh W=16u L=1uMM2 vout vout vcc! vcc! penh W=2u L=1uc1 vout 0 1pc2 vin vout

33、1p.pz v(vout) vin.print ac vdb(vout,vin) vp(vout,vin).print v(vin) v(vout).end仿真圖像：5.再在輸人端和輸出端之間加上1pF的電容，觀察零極點的變化仿真圖像： 六、結(jié)果及分析結(jié)果：仿真結(jié)果已經(jīng)在上實驗步驟中得出。總結(jié)：如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實驗步驟中得出。通過上機實際操作電腦對共源放大器進行仿真，驗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。不但學(xué)會了電路仿真方面的很多基本技能，而且對微電子工藝也進一步得到了掌握；通過對共源放大器電路的仿真，掌握了HS

34、PICE軟件的使用。提高了自己的動手能力。將書本上學(xué)的理論知識實際操作了一遍，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，感覺收獲頗大。實驗五 電流源做負載的共源放大器實驗時間： 同組人員： 一、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫電路圖2.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。3.對共源放大器電路進行仿真，并研究該電路的特點。二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦 三、實驗原理和內(nèi)容析類型語句由定義電路分析類型的描述語句和一些控制語句組成，如直流分析（.OP）、交流小信號分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN）等分析語句，以及初

35、始狀態(tài)設(shè)置（.IC）、選擇項設(shè)置（.OPTIONS）等控制語句。這類語句以一個“.”開頭，故也稱為點語句。其位置可以在標(biāo)題語句之間的任何地方，習(xí)慣上寫在電路描述語句之后。內(nèi)容：1.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。2.輸入端加正弦信號，根據(jù)瞬態(tài)仿真的結(jié)果，檢驗偏置位置是否正確（輸出偏置電平應(yīng)該調(diào)整在1.5伏左右）；加大輸入信號的幅度，直到達到最大輸出擺幅。3.稍稍改變M1管的柵寬，觀察輸出電平的變化。4.設(shè)計仿真電路，計算電路的輸出電阻。5.在輸出端加載負載電容CL=10P（并改變電容大?。^察輸出波形的變化。6.設(shè)計一源隨器

36、作為輸出級，再在輸出端加1兆歐姆的負載RL，觀察輸出波形的變化；增加輸入信號的幅度，觀察輸出失真的情況。四、實驗步驟1.打開Cadence軟件，畫出共源放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICE網(wǎng)表文件。2.修改網(wǎng)表，仿真出圖。3.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明。4.修改網(wǎng)表，對共源放大器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行仿真。5.修改網(wǎng)表，對共源放大器.輸入端加正弦信號，根據(jù)瞬態(tài)仿真的結(jié)果，檢驗偏置位置是否正確（輸出偏置電平應(yīng)該調(diào)整在1.5伏左右）；加大輸入信號的幅度，直到達到最大輸出擺幅進

37、行仿真。6 修改網(wǎng)表，對共源放大器稍稍改變M1管的柵寬，觀察輸出電平的變化進行仿真。7. 在輸出端加載負載電容CL=10P（并改變電容大小），觀察輸出波形的變化對共源放大器進行仿真.8.修改網(wǎng)表，對共源放大器設(shè)計一源隨器作為輸出級，再在輸出端加1兆歐姆的負載RL，觀察輸出波形的變化；增加輸入信號的幅度，觀察輸出進行仿真。9.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù)1.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.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'ttiref vdd vref 1uM0 vref

38、 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，即Vin=1.79v時為合適位置2.輸入端加正弦信號，根據(jù)瞬態(tài)仿真的結(jié)果，檢驗偏置位置是否正確（輸出偏置電平應(yīng)該調(diào)整在1.5伏左右）；加大輸入信號的幅度，直到達到最大輸出擺幅*cs2.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'ttiref vdd vref

39、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：3.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。仿真圖像：4.設(shè)計仿真電路，計算電路的輸出電阻*cs2.lib'F:hspice0631cz6h_v

40、20.lib'ttiref 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 輸出電阻為10M左右

41、5.在輸出端加載負載電容CL=10P（并改變電容大?。^察輸出波形的變化；*cs2.lib'F:hspice631cz6h_v20.lib'ttiref 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：改加負載電阻RL=1M時

42、。 輸出電壓被電阻上電壓拉得很低，故不能加電阻負載6.設(shè)計一源隨器作為輸出級，再在輸出端加1兆歐姆的負載RL， 觀察輸出波形的變化；增加輸入信號的幅度，觀察輸出失真的情況*cs2.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'ttiref 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=10uM3 vdd vout vout1 0 nenh L=1u W=20uM4 vout1 vref 0 0 nen

43、h L=4u W=40uvdd 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)在上實驗步驟中得出?？偨Y(jié)：如上所知，所有仿真結(jié)果已經(jīng)在實驗步驟中得出。通過上機實際操作電腦對共源放大器進行仿真，驗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。不但學(xué)會了電路仿真方面的很多基本技能，而且對微電子工藝也進一步得到了掌握；通過對共源放大器電路的仿真，掌握了HSPICE軟件的使用。提高了

44、自己的動手能力。將書本上學(xué)的理論知識實際操作了一遍，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，感覺收獲頗大。實驗六 差分放大器 實驗時間： 同組人員： 一、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)用Cadence軟件畫電路圖2.用Cadence軟件導(dǎo)出所需的電路仿真網(wǎng)表。3.對差分放大器電路進行仿真，并研究該電路的特點。二、實驗儀器設(shè)備Hspice軟件、Cadence軟件、服務(wù)器、電腦 三、實驗原理和內(nèi)容析類型語句由定義電路分析類型的描述語句和一些控制語句組成，如直流分析（.OP）、交流小信號分析（.AC）、瞬態(tài)分析（.TRAN）等分析語句，以及初始狀態(tài)設(shè)置（.IC）、選擇項設(shè)置（.O

45、PTIONS）等控制語句。這類語句以一個“.”開頭，故也稱為點語句。其位置可以在標(biāo)題語句之間的任何地方，習(xí)慣上寫在電路描述語句之后。內(nèi)容：1.VDD=3V, 把Vcm、Vb偏置在合適的位置，放大倍數(shù)大約為4倍，時域下驗證放大的波形。2.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，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，驗證放大波形。3.設(shè)計仿真電路，測量差分放大器的CMRR；改變尾電流源柵長（保持200uA的電流大?。容^結(jié)果。4.使用如下圖所示Cascode

46、結(jié)構(gòu)作為尾電流源，測量CMRR，和前面的結(jié)果比較。四、實驗步驟1.打開Cadence軟件，畫出差分放大器的電路圖，導(dǎo)出偏置及電流鏡的HSPICE網(wǎng)表文件。2.修改網(wǎng)表，仿真出圖。3.修改網(wǎng)表，做電路的瞬態(tài)仿真，觀察輸出變化，觀察波形，并做說明。4.修改網(wǎng)表，對差分放大器VDD=3V, 把Vcm、Vb偏置在合適的位置，放大倍數(shù)大約為4倍，時域下驗證放大的波形進行仿真。5.修改網(wǎng)表，對差分放大器保持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，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

47、200以上，驗證放大波形進行仿真。6.修改網(wǎng)表，對差分放大器設(shè)計仿真電路，測量差分放大器的CMRR；改變尾電流源柵長（保持200uA的電流大?。?，比較結(jié)果進行仿真。8.修改網(wǎng)表，對差分放大器使用如下圖所示Cascode結(jié)構(gòu)作為尾電流源，測量CMRR，和前面的結(jié)果比較進行仿真。9.分析仿真結(jié)果，得出結(jié)論。五、實驗數(shù)據(jù)1.VDD=3V,把Vcm、Vb偏置在合適的位置，放大倍數(shù)大約為4倍，時域下驗證放大的波形。*chafen.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'ttvcc vcc! 0 3v1 v1 0 vcm sin(2 1m 1k)v2 v2 0 vcm s

48、in(2 -1m 1k).tran 0.1m 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)

49、 v(v2) v(vout1,vout2).end仿真圖像： 差分輸入為2mV，輸出為8 mV，故放大4倍2.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，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，驗證放大波形。 *chafen.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'ttvdd vdd 0 3m1 vd1 vi1 vsn 0 nenh w=100u l=2um2 vd2 vi2 vsn 0 nenh w=100u l=2um3 v

50、d1 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=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1503.設(shè)計仿真電路，測量差分放大器的CMRR；改變尾電流

51、源柵長（保持200uA的電流大?。容^結(jié)果*chafen.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'tt.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 v

52、b 0 0 nenh w=100u l=5u.endsvi1 vi1 0 1.5 ac 1mvi2 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4.使用如下圖所示Cascode結(jié)構(gòu)作為尾電流源，測量CMRR，和前面的結(jié)果比較 *chafen.lib'F:hspice0631cz6h_v20.lib'tt.

53、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=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 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)