模拟电路高级实验简单差动放大器.doc

国家集成电路人才培养基地 培训资料(3) 简单差动放大器实验 2006-X-XX 简单差动放大器实验 本实验包括对简单差动放大器进行DC扫描、AC分析，并学习根据输出波形确定相位裕度、输入输出共模范围、共模增益、共模抑制比（CMRR）以及电源抑制比（PSRR）。 启动cadence 启动电脑，进入solaris9系统，打开终端Teminal，输入cds.setup后按回车，再输入icfb按回车，candence启动成功。在自己的Library中新建一个cellview，命名为amp。 电路图输入 按下图输入简单差动放大器电路图，其中的元件参数我们在下一步中设置，图中用到的元件（vdc, pmos4,nmos4,vdd,gnd,cap）都在analogLib库中能找到。 计算、设置元件参数 根据放大倍数，功耗，输出摆幅等要求确定各个mos管的宽长比（W/L）和栅压。由于我们实验时间有限，请同学们直接按下面的步骤设置好元件值（选中元件后按q键调出如下的元件属性设置框）： M0，M1，M2：于Model name 栏输入n18，于Width栏输入4u，于Lenth栏输入700n，最后点击ok。 M3，M4：于Model name 栏输入p18，于Width栏输入10u，于Lenth栏输入3u，最后点击ok。 直流电压源V0，V1的值分别设为1.8，0.6。设置完毕后点击工具栏上的进行保存。 仿真 DC扫描及输入输出共模范围 在菜单栏依次选择Tools→Analog Environment，弹出如图4.1所示的Simulation窗口： 点击Setup→Model Libraries在弹出的对话框中设好Model Library。点击Browse…按钮，选择/cad/smic018_tech/Process_technology/Mixed-Signal/SPICE_Model/ms018_v1p6_spe.lib，在Section(opt.)中填入tt，点Add，再点ok退出。 点击Setup→Stimuli，弹出如下图所示对话框，在其中可以设置输入信号。我们可以看到VIN1和VIN2前面有“OFF”字样，表示此时它们都不起作用。 选中VIN1，此时该行处于高亮状态。点击Enabled后的方框，当其变为黑色时表示已经选中，然后在DC voltage栏输入VCM1，最后点击Change保存修改（这一步一定要做！）。以同样的方法修改VIN2，不同的是在DC voltage栏输入VCM2。此时VIN1和VIN2前面的“OFF”应该变成了“ON”，表示它们都被激活了。最后点击OK退出。 点击右边工具栏上的，将VCM1，VCM2添加为设计变量，值设为0.9。点ok保存。 设置直流扫描参数，点击右边工具栏上的，按图4.7设置好，点ok保存。这里我们让VCM1从0v扫描到1.8V。 设置输出信号，依次选择Outputs→To Be Plotted→Select On Schematic。 点击电路图中的VOUT PIN，然后按ESC。我们可以看到Outputs栏里已经有了刚才选择的VOUT。 依次点击Simulation窗口的Tools→Parametric Analysis弹出参数分析窗口，按图4.10设置好： 依次点击参数分析窗口的Analysis→Start，可以看到如图4.11所示的结果： 为使电路正常工作，输入共模电压的范围应为： VGS1+( VGS0- VTH0)≦Vin,CM≦VDD-(VGS3- VTH3)+ VTH1 (1.1) 输出共模范围应为： VOD0+VOD1≦Vout,CM≦VDD-|VOD3| (1.2) 本实验中最小输入共模电压为0.8V左右，小于 0.8V的输入共模电平会使M0进入线性区，M1，M2进入亚阈值导通状态；最大输入共模电压为1.4V左右，大于该值的输入共模电压很容易使M1，M2进入线性区。从图4.11中我们可以观察到随着VCM2的增大，输出摆幅越来越小。 4.2 AC分析,观察相位裕度 点击Setup→Stimuli，将VIN1的AC magnitude为0.5，将VIN2的AC magnitudee设置为-0.5（别忘了点Change保存修改！）。 设置交流分析参数，频率范围从10到200M，点ok 保存 点击观察输出波形： 依次点击波形显视窗的Tools→Calculator，弹出如图4.16所示窗口，在Caculator窗口的函数列表窗里选择PhaseMargin，然后点击就可以得到相位裕度。 4.3 共模增益，共模抑制比（CMRR） 回到Simulation窗口，点击Setup→Stimuli，将VIN1，VI