东南大学 Hspice电流源负载共源放大器设计

直流 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ： （1）考虑Iref一定时，扫描输入电压ＶIN，得到输出VOUT的曲线从而确定，偏置电压VIN的选取。 代码： * CS Amplifier .option post=2 .lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' tt .lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' captypical .param iref_value=100uA .param Ln=1u  m=1 .param Wn1=m*10u  Wn2=m*30u .param cl=10p * components m1 out vin 0 0 mn w=Wn1 l=Ln m2 out 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Ln m3 1 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Ln c1 out 0 cl *the source iref 1 0 100u vdd1 vdd 0 dc 5 vin1 vin 0 dc 5 .dc vin1 0 5 0.01 .measure dc ttrans when v(out)=2.5 .print dc v(out) .end 由此可确定当Ｌn＝１u，Iref＝１00uA时，VIN＝1.33Ｖ （2）以iref为变量，得到一簇输出特性曲线。 代码： * CS Amplifier .option post=2 .lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' tt .lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' captypical .param iref_value=100uA .param Ln=1u  m=1 .param Wn1=m*10u  Wn2=m*30u .param cl=10p * components m1 out vin 0 0 mn w=Wn1 l=Ln m2 out 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Ln m3 1 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Ln c1 out 0 cl *the source iref 1 0 100u vdd1 vdd 0 dc 5 vin1 vin 0 dc 5 *.dc vin1 0 5 0.01 *.measure dc ttrans when v(out)=2.5 .dc  vin1 0 5 0.01 sweep iref 0u 200u 20u .print dc v(out) .end 最左边为Iref=0的情况。从上图中可以看到，随着Iref的增加，输出曲线的陡峭程度（直流增益）慢慢在减小，即：随着偏置电流的增加，增益在变小，这与理论分析相吻合。 交流分析： （1）当Vin＝1.33V，Wn／Ln＝10/1，CL＝10p时： 增益（Av） -3db带宽（Mhz） GB(Mhz) -47.28(33.5db) 0.133 6.31       代码： * CS Amplifier .option post=2 .lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' tt .lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' captypical .param iref_value=100uA .param Ln=1u m=1 .param Wn1=m*10u  Wn2=m*30u .param cl=10p * components m1 out vin 0 0 mn w=Wn1 l=Ln m2 out 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Ln m3 1 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Ln c1 out 0 cl *the source iref 1 0 100u vdd1 vdd 0 dc 5 vin1 vin 0 dc 1.33 ac 1 *直流分析 *.dc vin1 0 5 0.01 *.measure dc ttrans when v(out)=2.5 *.dc  vin1 0 5 0.01 sweep iref 0u 200u 20u *.print dc v(out) *交流分析 .ac dec 10 10 10000meg .measure ac Vdbmax max vdb(out)  .measure ac Vdbmax-3db param='Vdbmax-3' .measure ac f_-3db when vdb(out)=Vdbmax-3db .measure ac gb when vdb(out)=0 .op .print ac vdb(out) .end 增益以dB的形式： 当没有把增益换算成dB值时的交流输出曲线于下图： (2) 改变沟道长度Ln 代码： * CS Amplifier .option post=2 .lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' tt .lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' captypical .param iref_value=100uA .param Ln=1u m=1 vin_dc=1.33v .param Wn1=m*10u  Wn2=m*30u Iref=m*100uA .param cl=10p * components m1 out vin 0 0 mn w=Wn1 l=Ln m2 out 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=1u m3 1 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=1u c1 out 0 cl *the source iref 1 0 Iref vdd1 vdd 0 dc 5 vin1 vin 0 dc vin_dc ac 1 *直流分析 *.dc vin1 0 5 0.01 *.measure dc ttrans when v(out)=2.5 *.dc  vin1 0 5 0.01 sweep iref 0u 200u 20u *.print dc v(out) *交流分析 .ac dec 10 10 10000meg .measure ac Vmax max v(out) .measure ac Vdbmax max vdb(out)  .measure ac Vdbmax-3db param='Vdbmax-3' .measure ac f_-3db when vdb(out)=Vdbmax-3db .measure ac gb when vdb(out)=0 .op .print ac vdb(out) *.alter *.param m=2 .alter .param Ln=5u vin_dc=1.97 .alter .param Ln=10u vin_dc=2.5 .alter .param Ln=15u vin_dc=2.9 .alter .param Ln=20u vin_dc=3.24 .end Av=-Gm*Rout=-gm*(1/gds1+gds2) 按照公式可知： gm 反比于沟道长度Ln^1/2（M1的沟道长度）. rds1=1/(I*Lamda)而Lamda    与沟道长度Ln成反比，所以rds与 沟道长度Ln成正比。 注意：虽然Mn1的本征增益正比于Ln，但是由于Av=-Gm*Rout=-gm*(1/gds1+gds2)， 此时Av并不正比Ln，而是反比与Ln。 当没有把增益换算成dB值时的交流输出曲线于下图： 增益以dB的形式： HSPICE仿真结果，验证了这一点。 Ln VIN（V） 增益Av 输出阻out（k欧姆） 负载管gds2（u） 放大管gds1（u） 放大管跨导gm1（u） 1u 1.33 -47.28 117.7494 6.2266 2.2747 402.2205 5u 1.97 -23．9357 143.8648 6.3215 0.6347 166.4880 10u 2.5 -17.4391 147.7958 6.2400 0.5111 118.0495 15u 2.9 -14.2670 148.5288 6.2577 0.4800 96.0912 20u 3.24 -12.2320 147.6948 6.2604 0.5152 82.8460               HSPICE 仿真结果表明：Ln的增大，的确会使Ｍn１管的rds１增大，但负载管Ｍn２的rds２基本保持不变，这样两个rds并联后使总的输出阻抗基本不变；而Ｌn增大使Ｍn１管的gm１变小，所以Ｌn增大使增益Ａv减少。 沟道长度Ln Av（db） -3db带宽 （KHz） GB（MHz） 1u 33.5 132 6.38 5u 27.6 110 2.63 10u 24.8 108 1.87 15u 23.1 107 1.56 20u 21.8 106 1.29         注：这部分开始做的时候一直仿不出来，后面的做完了才回来继续看的，重新写了参数，致使和后面瞬态分析里的部分代码不同。原来参数里面M2和M3的沟道长度也设成了Ln，导致Ln改变时M2和M3的沟道长度也会跟着变化，从而产生错误的结果；重写了Iref=m*100uA，保证了m改变时iref和宽长比同时变化；重新在参数里面定义了vin_dc=1.33v，这样更便于在下面的.alter语句中改变vin1的值；加了一句.measure ac Vmax max v(out)，可以查看当没有把增益换算成dB值时的增益。上面2个表格是我偷了个懒，粘贴的老师给的参考资料里的， 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 我已经核对过了，是一样的。 （3）同时改变偏置电流iref和所有管子的宽长比 正是因为同时改变 ，使得在VIN不变的情况下所有管子的vDS,vGS基本没有发生变化。另外从理论分析上可得增益基本不变，而-3db带宽和增益带宽积GB都随着m正比例变化。 语句：.ac dec 10 10 10000meg sweep m 1 2.5 0.5 瞬态分析： （1）其中输入的分段线性电源描述如下： vin in 0 pwl(0 0v 1u 0v 1.05u 3v 3u 3v 3.05u 0v 6u 0v) 代码： * CS Amplifier .option post=2 .lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' tt .lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' captypical .param iref_value=100uA .param Ln=1u m=1 .param Wn1=m*10u  Wn2=m*30u Iref=m*100uA .param cl=10p * components m1 out vin 0 0 mn w=Wn1 l=Ln m2 out 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=1u m3 1 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=1u c1 out 0 cl *the source iref 1 0 100u vdd1 vdd 0 dc 5 vin1 vin 0 pwl(0 0v 1u 0v 1.05u 3v 3u 3v 3.05u 0v 6u 0v) *直流分析 *.dc vin1 0 5 0.01 *.measure dc ttrans when v(out)=2.5 *.dc  vin1 0 5 0.01 sweep iref 0u 200u 20u *.print dc v(out) *交流分析 *.ac dec 10 10 10000meg sweep m 1 2.5 0.5 *.measure ac Vdbmax max vdb(out)  *.measure ac Vdbmax-3db param='Vdbmax-3' *.measure ac f_-3db when vdb(out)=Vdbmax-3db *.measure ac gb when vdb(out)=0 *.op *.print ac vdb(out) *瞬态分析 .tran 0.01u 6u .print tran v(out)  vin1 .end （2）扫描Cload值得到下面一簇曲线，随着负载电容的增大，瞬态响应的上升和下降变得缓慢一些。 语句：.tran 0.01u 6u sweep Cl 10p 50p 10p （3）同样我们可以通过改变输入的管子来观察瞬态响应的变化，理论上我们分析是：瞬态响应曲线的陡峭程度取决于输出的电阻和输出电容所决定的RC时间常数，RC越大，瞬态响应曲线越缓。这里我们同时改变M1和M2的宽度（记住，一定要同时改变Ｍ１和Ｍ２的宽度这样才能改变输出电阻，如果不同时改变将几乎看不到变化，因为Ｒout 等于rds1与rds2并联）。 语句：.tran 0.01u 6u sweep m 1 5 1 总结： 总体来说还蛮顺利的，遇到问题的地方是交流分析里面改变Ln观察增益那里。那部分开始做的时候一直仿不出来，后面的做完了才回来继续看的，重新写了参数，致使和前面直流分析、后面瞬态分析里的部分代码不同。原来参数里面M2和M3的沟道长度也被我设成了Ln，导致Ln改变时M2和M3的沟道长度也会跟着变化，从而产生错误的结果；重写了Iref=m*100uA，保证了m改变时iref和宽长比同时变化；重新在参数里面定义了vin_dc=1.33v，这样更便于在下面的.alter语句中改变vin1的值；加了一句.measure ac Vmax max v(out)，可以查看当没有把增益换算成dB值时的增益。感觉出现这些问题的原因还是没有做充分的理论分析就开始做仿真，分析不充分就难有一个整体的大局观。 有个问题就是不知道为何我的瞬态分析里面v(out)里面会存在尖峰。