2015年北邮模拟集成电路实验报告.docx

模拟集成电路设计实验报告2015年01月08日实验一 共源级放大器性能分析一、实验目的1、掌握synopsys软件启动和电路原理图（schematic）设计输入方法；2、掌握使用synopsys电路仿真软件custom designer对原理图进行电路特性仿真；3、输入共源级放大器电路并对其进行DC、AC分析，绘制曲线；4、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。二、实验要求1、启动synopsys，建立库及Cellview文件。2、输入共源级放大器电路图。3、设置仿真环境。4、仿真并查看仿真结果，绘制曲线。三、实验结果1、电路电阻为10k2、参数值3、幅度与相位曲线4、电路电阻为1k5、幅频特性曲线四、实验结果分析实验结果：输入交流电源电压为1V，所得增益为12.91dB。由仿真结果有：gm=496u，R=10k，所以增益Av=496*10/1000=4.96换算成dB则为：20lg（4.96）=13.91 dB经比较可知，实际增益小于理论增益。R=1k时理论值为8dB实际为7.96dB基本符合实验二 差分放大器设计一、实验目的1、掌握差分放大器的设计方法；2、掌握差分放大器的调试与性能指标的测试方法。二、实验要求1、确定放大电路；2、确定静态工作点Q；3、确定电路其他参数。三、实验内容1、电压放大倍数大于20dB，尽量增大GBW，设计差分放大器；2、对所设计电路调试；3、对电路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。四、实验结果1、调节MOS管宽长比和电阻大小，得到对应放大倍数，填入表格：(表中数据单位dB，R单位：Ω) W/LR11530456020kX16.4dB 845M17.3dB 424M17.8dB 282M18dB 213M30kX19.8dB 556M20.8dB 280M21.2dB 184M21.4dB 140M40kX22.2dB 417M23.1dB 211M23.6dB 136M23.8dB 104M选择W/L=15，R=40k作为结果数据。W/L增大时，带宽会下降。为保证带宽，不能单纯通过改变宽长比增大增益，可同时适当改变R值达到目的。2、电路图3、幅频特性曲线五、思考题根据计算公式，为什么不能直接增大R实现放大倍数的增大？答：首先，当增大R的时候会增大电路的功耗，在设计电路时功耗与增益互相制约，应选取合适的值，而不是一味牺牲功耗换取增益。更主要的是，当R增大时，R两端电压VR = R * ID也会增大，而Vout = 漏极电压VD = VDD – VR所以VR增大又会使Vout减小，从而抑制增益，所以不能直接增大R实现放大倍数的增大。六、选做实验使用二极管代替电阻做负载，实现10dB增益。幅频特性曲线如下图，电路的增益达到10dB。实验三 电流源负载差分放大器设计一、实验目的1、掌握电流源负载差分放大器的设计方法；2、掌握差分放大器的调试与性能指标的测试方法。二、实验要求1、设计差分放大器，电压放大倍数大于30dB；2、对所涉及的电路进行设计、调试；3、对电路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。三、实验结果1、记录在调试电路过程中，不同电路元件参数时电路的放大倍数（表中数据单位：dB）W/L（NMOS）W/L(PMOS)4005006007006036.036.637.137.57036.737.437.938.28037.037.738.138.5选择W/L（NMOS）= 700,W/L（PMOS）=80数据作为结果：由结果曲线可知，此放大器的使用频率范围需要严格控制，当f增大到一定值时，增益下降速率很快。2、电路图3、幅频特性曲线4、根据自己最终实验设计参数的选取，讨论电源电压的设置电源电压的设计需要合适的范围，既不能太小，也不能太大。过小会使得场效应管不能进入到饱和区，过大会使得此放大器的输出摆幅过小，我们将电源电压设置为5V，满足实验要求，得到38.5dB的增益。实验五共源共栅电流镜设计一、实验目的熟悉软件使用，了解Cadence软件的设计过程。掌握电流镜的相关知识和技术，设计集成电路实现所给要求。二、实验要求1.电流1:12.输出电压最小值为0.5V3，输出电流变化范围5-100uA三、实验内容确定(W/L)1、（W/L）2为了计算设计变量，我们有必要了解电路MOSFET的工作状态，为了使输出端最小工作电压小于0.5V,令：MN3管工作于临界饱和区（即：=0.5V），而MN1、MN2管随着输入电流从5UA变到100UA的过程中先工作在过饱和区最终工作在临界饱和区，同时令：当MN1、MN2工作在临界饱和区时。(其中，为什么可以成立，其实也可以采用别的设计方案，比如：在＝100UA且时，令MN2、MN3同时工作在临界饱和区，