北邮cmos实验报告..doc

北京邮电大学 CMOS模拟集成电路设计实验 实验报告 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、R1=1K电路图? 幅频与相位曲线 参数图 R1=10K的原理图 幅度与相位图 参数图 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。? 4.电压放大倍数大于20dB，尽量增大GBW，设计差分放大器；?5.对所设计电路调试；? 6.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、实验原理 平衡态下小信号的差动电压增益为： 实验结果 R W/L 40 30 20 10 5 33K 22dB 21dB 21dB 20dB 18dB 50K 26dB 25dB 25dB 24dB 22dB 100K 32dB 31dB 31dB 30dB 28dB 改变W/L和栅极电阻，可以看到，R一定时，随着W/L增加，增益增加，W/L一定时，随着R的增加，增益也增加。但从仿真特性曲线我们可以知道，这会限制带宽的特性，W/L增大时，带宽会下降。为保证带宽，?选取W/L=5，R=50K的情况下的数值，保证了带宽约为1.73GHZ，可以符合系统的功能特性，实验结果见下图。? 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、实验原理? ? ??????????????????????? 电流镜负载的差分对? 传统运算放大器的输入级一般都采用电流镜负载的差分对。如上图所示。NMOS器件M1和M2作为差分对管，P沟道器件M4，M5组成电流源负载。电流0I?提供差分放大器的工作电流。如果M4和M5相匹配，那么M1电流的大小就决定了M4电流的大小。这个电流将镜像到M5。? 如果VGS1=VGS2，则Ml和M2的电流相同。这样由M5通过M2的电流将等于是IOUT为零时M2所需要的电流。如果VGS1VGS2，由于I0=ID1+ID2，ID1相对ID2要增加。ID1的增加意味着ID4和ID5也增大。但是，当VGS1变的比VGS2大时，ID2应小。因此要使电路平衡，IOUT必须为正。输出电流IOUT等于差分对管的差值，其最大值为I0。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。反之如果VGS1VGS2，将变成负。? 假设M1和M2差分对总工作在饱和状态，则可推导出其大信号特性。描述大信号性能的相应关系如下：? ?式(1)中，VID表示差分输入电压。? 上面假设了M1?和M2?相匹配。将式(1)代入(2)中得到一个二次方程，可得出解。? ? 上图是归一化的M1?的漏电流与归一化差分输入电压的关系曲线，也即是CMOS差分放大器的大信号转移特性曲线。?该放大器的小信号特性参数等效跨导 ?从图2可以看出，在平衡条件下，M2和M5的输出电阻分别为：? ?于是该放大器的电压增益为： ? ? 四，实验结果 W/L PMOS W/L NMOS 500 400 300 200 20 37.3 38.0 32.3 36.0 30 34.3 33.6 32.7 31.5 50 38.2 37.3 36.9 35.5 电路图 幅频特性曲线 实验五 共源共栅电流镜设计 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 实验设计