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基于Cadence的电路频响分析及仿真
中国科学技术大学软件学院 实验讲义
实验二 基于Cadence的电路频响分析及仿真
实验目的:
进一步熟悉Cadence Virtuoso软件的基本操作步骤,掌握频率响应的基本计算和仿真分析方法,理解系统设计中零极点与频响特性关系。
实验内容:
1.基本RC电路频响分析和仿真
2.两级RC频响特性仿真
3.单级运放频响计算和分析
实验环境:
PC、Vmware虚拟机7.1.1、Cadence虚拟机版免安装程序、纸和笔
预备知识:
1. Cadence Virtuoso基本操作步骤
2. 系统传递函数、零极点概念
3. 单位增益带宽、相位裕度
实验步骤:
1. 基本RC电路频响分析和仿真
1)。单极点传输函数——RC 低通电路
如图1所示为单极点系统——RC 低通电路,其中阻值为1k,电容为1p,传输函数为:
计算极点 p0=1/(2πRC)= ______Hz,通过仿真获得频响结果并记录:
(1) -3db 带宽点,即截止频率点的相位为__-44.6605__
(2) 频率趋向无限大时的相位为_____
(3) 在-20db、-40db、-60db、-80db时的频率值分别为多少
1.5890G 16.001G 160.686G
图1 RC低通电路仿真图例
2)。单极点单零点系统——CR 高通电路
如图2所示为单零点系统——CR 高通电路,其中阻值为1k,电容为1p,传输函数为:
H(s)=RCs/(1+RCs),计算单极点 p0=1/(2πRC)= ______Hz,单零点为Z0=______通过仿真获得频响结果并记录:
(1) -3db 带宽点,即截止频率点的相位为_____
(2) 频率从0趋向无限大时,相位变化为_____
(3) 在-20db、-40db、-60db、-80db时的频率值分别为多少
图2 CR高通电路仿真图例
3)。两阶RC 系统
如图3所示为两阶RC系统,相当于一个两级放大器的电容电阻负载图,通过AC仿真获得该电路的频响曲线并记录。
图3 两阶RC系统仿真图例
2. 单级运放零极点分析
如图4,所示,电路参数为
VDD=5V(vdc)
Vin:dc=1.5V,ac magnitude=1V(vsin)
M0: w/l=20u/1u(nmos4)
Rd=10K(res)
Rs=100K(res)
Cc=1pF(cap)
CL=2pF(cap)
其中,mos管选用CSMC05MS库的nmos4,其他器件都在analogLib中。
图4 单级运放零极点分析图例
1、DC仿真
仿真后观察MOS管DC特性:results-print-DC operating points,在schematic中选中MOS管,观察并记录results display window中的MOS特性,如跨道、电流、阈值电压、工作状态(截止区,饱和区or线性区??等。
2、AC仿真
频率扫描f:10~1GHz,观察并记录放大器的频率响应特性。(直流增益,幅频与相频曲线)
3、PZ仿真
Choosing analyses 选择pz,“select”输出端口和输入源,点击右下角Options设置频响分析的最大频率fmax为100GHz ,“OK”关闭pole-zero options。仿真结果可在simulation-output log…中观察。
a)分别估算Rs=0,Rs=100K(其他参数不变)时,运放的零极点,并通过spectre软件仿真验证,给出仿真数据。
注:当RS较大时的极点分析,参考教材p144。
b)观察并记录Rs=10,Rs=100,Rs=10K(其他参数不变)时,运放的零极点,分析该结果。
实验报告内容:
1. 完成各步骤内容,记录结果,给出结果分析,提交至教辅系统,截止时间
4月8日 24:00
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