北邮cmos实验报告.docx

北京邮电大学

模拟CMOS集成电路设计

实验报告

学院：电子工程学院

班级：2013211202

学号：

姓名:

指导老师：韩可

目录

TOC\o1-3\h\z\u实验一：共源级放大器性能分析 2

1. 实验目的 2

2. 实验内容 2

3. 实验步骤 2

4. 实验结果 3

5. 实验结果分析 3

实验二差分放大器设计 4

1. 实验目的 4

2. 差分放大器的设计方法及实验原理 4

3. 实验内容 4

4. 实验步骤 4

5. 实验结果 5

6. 实验结果分析 6

实验三：电流源负载差分放大器设计 7

1. 实验目的 7

2. 实验原理 7

3. 差分放大器的设计方法 8

4. 实验内容 8

5. 实验步骤 8

6. 实验结果 9

7. 实验结果分析 10

实验五共源共栅电流镜设计 11

1. 实验目的 11

2. 实验设计题目及要求 11

3. 实验内容 11

4. 实验结果 15

5. 实验结果分析 16

六．课程设计总结 17

实验一：共源级放大器性能分析

实验目的

掌握synopsys软件启动和电路原理图设计输入方法。

掌握使用synopsys电路仿真软件customdesigner对原理图进行电路特性仿真。

输入共源级放大器电路并对其进行DC、AC分析，绘制曲线。

深入理解共源级放大器的工作原理以及mos管参数的改变对放大器性能的影响。

实验内容

启动synopsys,建立库以及Cellview文件

2)输入共源级放大器原理图

3)设置仿真环境

4)仿真并查看仿真结果，绘制曲线

实验步骤

建立工作库

建立单元

编辑电路：添加元件、添加连线、添加管脚

仿真：添加仿真库文件，“setup/analyses”添加设置直流静态工作点和交流分析、”simulation/netlistandrun”仿真并生成网表,“result/annotate/dcnodevoltages”在原理图中显示各节点直流电压，选择“Results/plot”,得到坐标曲线。

实验结果

共源放大器电路原理图

放大电路的幅度与相位曲线

实验结果分析

计算放大器的放大倍数（实验中W/L=10Rd=10K,gm约为500μ）

理论上AV=-gmRD=14db

由图可以看出实际增益略大于理论增益

实验二差分放大器设计

实验目的

掌握差分放大器的设计方法

掌握差分放大器的调试与性能指标的测试方法

差分放大器的设计方法及实验原理

确定放大电路

手工计算场效应管的直流转移特性曲线，在曲线上确立出mos管的饱和区，确定输入电压，输出电压的范围。

确定静态工作点Q:(VImin+VImax)/2

确定电路中其他参数的值

实验内容

按一下指标，设计一个差分放大器：

电压放大倍数大于20db,尽量增大GBW

对所设计的电路进行设计、调试

对电路的性能指标进行测试仿真，并对测量结果进行验算和误差分析

实验步骤

绘制电路图

粗略确定电路中的元件参数

根据要求调整元件参数

仿真，并生成网表

绘制频谱特性图形

实验结果

差分放大器电路原理图

幅频特性曲线

实验结果分析

调节mos管宽长比和电阻大小，得到对应放大倍数

R/(W/L)

20

30

40

50

60

20k

16.8db

17.3db

17.7db

17.9db

18db

30k

20.2db

20.6db

21.1db

21.3db

21.4db

40k

22.6db

23.1db

23.4db

23.6db

23.8db

2）分析不能直接增大R的大小实现放大倍数的增大的原因

直接增大R，会导致其上的电压Vd增大，若Vd增大，VDD-Vd将会减小，导致输出电压摆幅减小，若Vin-Vth=VDD-Vd,也随之减小，此时仅允许非常小的电压输出摆幅，电路几乎不工作，此外，增大R，导致输出节点的时间常数增大。

实验三：电流源负载差分放大器设计

实验目的

掌握电流源负载差分放大器的设计方法

掌握差分放大器的调试与性能指标的测试方法

实验原理

电流镜负载的差分对工作原理图

VGS1=VGS2，M4通过M2的电流将是Iout为0时M2所需要的电流。

VGS1VGS2，要使电路平衡，Iout必须为正

VGS1VGS2，同理，Iout必须为负。

这样就使差分放大器的差分输出信号转换成单端输出信号。

该放大器的小信号特性参数等效跨导为

gm=√（I0β/4）=√(KI0W/4L)

3)该放大器的电压增益为

AV=gm(r04/r02)=√（I0/β）*2/(λ2