電子科技大學(xué)集成電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告-模擬集成電路

pnpntptn二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：2)對(duì)于給定長(zhǎng)寬的MOSFET，通過(guò)Hspice仿真，測(cè)得幾組柵-源電壓、漏-源電壓和漏-源電1W流數(shù)據(jù)，代入公式I=K()(VV)2(1+入V)，求得對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)DSn2nLnGStnnDSpnpntptn三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：所用工藝模型是TSMC0.50um。(2)計(jì)算TSMC0.50um工藝庫(kù)下mos管對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)NOMSI-VCharacteristicM1OUTIN00CMOSnL=1UW=8UVININ01VOUTOUT01.2.OPTIONSLISTNODEPOST*.DCVOUT02.50.1.DCVIN02.50.1*.DCVOUT02.50.1VIN0.81.00.2.PRINTDCI(M1).LIB"C:\synopsys\project\tsmc_050um_model.lib"CMOS_MODELS1V1.5V65．4uA66．514．014．4Vgs1V1W根據(jù)公式I=K()(VV)2(1+入V)，計(jì)算k,入,V，分別為：DSn2nLnGStnnDSnntnnntnPOMSI-VCharacteristicM1OUTINVddVddCMOSPL=1UW=8UVINVddIN1VOUTVddOUT1.2.OPTIONSLISTNODEPOST*.DCVOUT02.50.1.DCVIN02.50.1*.DCVOUT02.50.1VIN0.81.00.2.PRINTDCI(M2).LIB"C:\synopsys\project\tsmc_050um_model.lib"CMOS_MODELSVsg1V15pptppptp55nppnLLLLLVds1/L'≈(1+△L/L)/L，假設(shè)△L/L和Vds之間是線(xiàn)性關(guān)系，△L/L=λVds，通常用λ表示溝道長(zhǎng)度調(diào)制系數(shù)。溝道長(zhǎng)度調(diào)制使Id/Vds的特性曲線(xiàn)出現(xiàn)非零斜率這樣就使得源極和漏極之間的電流源不理想。參數(shù)λ表示給定的Vds增量所引起的溝道長(zhǎng)度的相對(duì)變化量，所以對(duì)于較短的溝道 (較小的工藝)λ較大。學(xué)習(xí)和掌握CMOS差分放大器的增益估算的基本原理；了解CMOS差分放大器的-3dB頻率特性；學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算CMOS差分放大器ICMR的方法；熟練掌握CMOS差分放大器的設(shè)計(jì)用TSMC0.5um工藝設(shè)計(jì)差分放大器，要求滿(mǎn)足以下條件：FL3dBLP1mWTSMC0.5um工藝參數(shù)可用實(shí)驗(yàn)一中所測(cè)值，如下表所示：pnnPMOS電路如下圖所示。OS小(寬長(zhǎng)比)。SRVusCpF)，可得I的下限值；LDS52)由P1mW，可得I上限值；dissDS53)檢查頻率要求，并設(shè)定I一個(gè)值：1out2fC3dbL2npDS5I48.3uA4)根據(jù)共模輸入最大值V(max)=VV+V，計(jì)算PMOSM3和M4的寬長(zhǎng)比：ICDDSG3TN1 (L)(L)1um (L)(L)1um (L)(L)1um(W)32.72m II2Kp|W)|32(L)(W)(W) (L)(L) (L)(L)34信號(hào)增益要求，計(jì)算NMOSM1和M2的寬長(zhǎng)比；(W)(W)A2(入+入)2I (L)(L)4Kn (L)(L)4Kn6)根據(jù)共模輸入范圍的下限值V(min)=V(sat)+V，計(jì)算NMOSM5的寬長(zhǎng)比；ICDS5GS1(W)2I (L)K(V(sat))2 (L)K(V(sat))27)以上計(jì)算已滿(mǎn)足所有設(shè)計(jì)要求，故不需重復(fù)以上步驟。TSMCum擇放大器的所有管子的長(zhǎng)L=1um，所以有：51)PMOS電流鏡負(fù)載差分放大器的hspice仿真程序(.sp文件)為：2)查看尾電流I波形，看是否滿(mǎn)足功耗P和轉(zhuǎn)換速率SR要求，如圖所示：DSdissI=72uAs5pF是(是/不)滿(mǎn)足要求。檢查差分集成放大器的小信號(hào)增益和頻率f-3dB反應(yīng)。所得波形圖如圖所示：測(cè)得-3dB頻率和小信號(hào)增益為：f=209KHz是(是/不)滿(mǎn)足要求。比較上面兩個(gè)波形，為什么輸出信號(hào)會(huì)失真？答：輸入電壓過(guò)大出現(xiàn)削底失真。答：由下公式可知增加增益，差分放大器的-3dB頻率變小A=gRvm1out1f=3dBRCoutL2)如何增大InputCommonModeRange(ICMR)？答：在輸入端選用電阻分壓后放大學(xué)習(xí)和掌握CMOS運(yùn)算放大器基本原理及應(yīng)用；掌握和應(yīng)用CMOS運(yùn)算放大器增益估算與反饋；學(xué)習(xí)和掌握CMOS運(yùn)算放大器穩(wěn)定補(bǔ)償設(shè)計(jì)(CompensationandStability用TSMC0.50um工藝設(shè)計(jì)一個(gè)兩級(jí)運(yùn)算放大器，要求滿(mǎn)足以下條件：相位裕度PhaseMargin=60°L單位增益帶寬GBW=10MHz(C=5pF)L小信號(hào)增益A1000V/VTSMC0.5um工藝參數(shù)可用實(shí)驗(yàn)一中所測(cè)值，如下表所示：pnn3-1所示的結(jié)構(gòu)，計(jì)算滿(mǎn)足以上條件的所有NMOS和PMOS的物理大小(長(zhǎng)和寬)。 ( (L)K(V-V+V-V)2m6m1CLCLCCD5ID5CCI最小為150uA，這里取I為200uAD5D54)由共模電壓最大值可以確定M3(M4)管的尺寸，DD89MMAXTHTH此時(shí)M3(M4)管的跨導(dǎo)為：(W)pD3(L)2KpD3(L)35)確定gm1電壓增益： (L)4 (L)4K (L)K(V)2 (L)(L)I11n((W)2KI||1nD1(L)7)下面設(shè)計(jì)共源放大級(jí)，同時(shí)確定gm6(W)(W)g5.85根10-3 LLg根10-4 LLg根10-464m4p(L)p(L)v2np因?yàn)镮=I所以可以求得：75D52gg2ggID5D7n