西工大cmos实验报告二.doc

实验课2 共源级放大器分析 1、图中电路 (W/L)1=50u/0.5u，(W/L)2=20u/0.5u，VDD=3.3V， Vb=2.1V， (1)执行DC分析扫描输入偏置电压，标出饱和区范围。设静态工作点，使输出静态电压为1.5V，求解此时电路的输入偏置电压和增益。 图1 图2 图3 ①对图1 仿真结果图如下所示：（取） 由仿真图可知：当输出静态电压为1.5V时，电路的输入偏置电压为0.728V，则改变源文件中输入电压的值为0.728V，再进行仿真可在.lis文件中查看到此时输出电流，跨导，考虑够到调制效应时，查看书上公式可求得此时增益。 ②对于图2 仿真结果图如下所示： 由仿真图可知：当输出静态电压为1.5V时，电路的输入偏置电压为1.23V。当忽略沟道调制效应时，由书上的公式有，，所以可求得此时的增益为 。 ③对于图3 仿真结果图如下所示： 由仿真图可知：当输出静态电压为1.5V时，电路的输入偏置电压为0.852V，改变输入电压的为0.852V，进行仿真后，可在,lis文件中查看得到此时的输出电流，跨导，查看书上公式可知，，忽略了沟道调制效应，所以代入数值可求得此时的增益为 。 执行AC分析，仿真得出-3db频率值，低频增益数值，并与手工计算结果比对。从波形中给出该频率点的相移量。 ①对于图1，由（1）的仿真结果可知设AC分析时交流信号的直流偏置为0.728V，则进行仿真得到： 幅频特性曲线（上）和相频特性曲线（下）如下所示： 由幅频特性曲线可知：低频增益数值为：40.9db，则-3db值即为：37.9db，此时对应的频率为：4.49MHz；此时的相移量为-45-（-180）=135。 手工计算分析：。 ②对于图2，由（1）的仿真结果可知设AC分析时交流信号的直流偏置为1.23V，则进行仿真得到： 幅频特性曲线（上）和相频特性曲线（下）如下所示： 由幅频特性曲线可知：低频增益数值为：2.17db，则-3db值即为：-0.83db，此时对应的频率为：39.6GHz，此时的相移量为：-71.7-（-180）=108.3。 手工计算分析：。 ③对于图3，由（1）的仿真结果可知设AC分析时交流信号的直流偏置为0.852V，则进行仿真得到： 幅频特性曲线（上）和相频特性曲线（下）如下所示： 由幅频特性曲线可知：低频增益数值为：35db，则-3db值即为：32db，此时对应的频率为：370MH，此时的相移量为：-45.5-(-180)=134.5。 手工计算分析：。 执行tran分析。输入正弦信号，幅值5mv,频率1K Hz，通过tran分析的波形，计算增益。(提示：使用Hspice自带的函数测出输入输出信号的峰峰值，计算增益)逐步增大输入正弦信号的幅值到观察幅值达到多少时会有失真发生，失真的原因是什么？ ①对于图1，输入正弦信号，幅值5mv，直流偏置0.728V，频率1K Hz。执行tran分析得到仿真图如下所示： 可测得输出最大值，最小值。所以可求得增益为 。 逐步增大输入正弦信号的幅值，或用sweep语句扫描正弦信号的输入的幅值，可观察到当输入幅值大于0.013V时，波形开始出现底部失真，为饱和失真。 ②对于图2，输入正弦信号，幅值5mv，直流偏置1.23V，频率1K Hz。执行tran分析得到仿真图如下所示： 可测得输出最大值，最小值所以增益为 。 逐步增大输入正弦信号的幅值，或用sweep语句扫描正弦信号的输入的幅值，可观察到当输入幅值大于0.54V时，波形开始出现顶部失真。失真的原因是器件截止， 是由于上拉器件是NMOS，导致消耗了一个阈值电压的电压余度，导致上拉能力不强，这在直流分析中可以看出。 ③对于图3，输入正弦信号，幅值5mv，直流偏置0.852V，频率1K Hz。执行tran分析得到仿真图如下所示： 可测得输出最大值，最小值所以增益为 。 逐步增大输入正弦信号的幅值，或用sweep语句扫描正弦信号的输入的幅值，可观察到当输入幅值大于0.024V时，波形开始出现底部失真。发生失真的原因是器件截止了。 对图1重新执行频率分析，观察在R=2K 20K 200K时的-3db带宽和增益有何不同。 ①当R=2K时，通过DC分析扫描可得输入直流偏置应为0.981V，且设频率特性曲线的频率范围为：0.01Hz~10GHz。仿真得到频率特性曲线如下所示： 由频率特性曲线可知：低频增益为：20.9db，-3db值即为：17.9db，此时对应的频率为：4.55GHz。 ②当R=20K时，通过DC分析扫描可得输入直流偏置应为0.789V，且设频率特性曲线的频率范围为：0.