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1、哈尔滨理工大学软件学院课程设计报告课 程 微电子电路（双语） 题 目带有源负载的CS放大器与 带有源负载的cascode放大器班 级 集成11-4班 专 业 集成电路设计与集成系统 学 生 张翠 学 号 1114020432 指导教师 徐 瑞 2013年11月8日目 录1. 课程设计目的 .2. 课程设计题目描述和要求 .3.课程设计报告内容 . 3.1、带有源负载的CS放大器 . 3.2、带有源负载的cascode放大器 .4. 心得体会 .5. 参考书目 .一.课程设计目的1. 熟悉并掌握Orcad中的capture CIS，Hspice与cosmosScope软件的使用。2. 掌握使用c
2、apture CIS建立带有源负载的CS放大器与带有源负载的cascode放大器的电路并导出网表。3. 熟练应用Hspice仿真网表并修改分析网表，学会用comosScope查看分析波形。4. 在扎实的基础上强化实践能力，把微电子理论实践化。二.课程设计题目描述和要求 分析如图这样的带有源负载的共源极放大器与带有源负载的cascode放大器的开环增益，3dB频宽，单位增益频率。其中负载电容为3PF，电源电压为5V，要求CS放大器的开环增益大于30dB，cascode放大器的开环增益大于60dB。对仿真结果进行分析，功耗小于2mW。NMOSPMOSk(A/V2)11169Vt(V)0.7231-
3、0.906Vaum)5 2.65 三.课程设计报告内容1.设计过程：A、理论分析对2种放大器分别进行分析，设定初值，查找参数值，进行推测和计算、记录各个节点的电流值，电压值，电阻值。a.CS放大器：， ， 假设 ，由功耗小于可假设 从而推出 .b.1 cascode放大器的第一种理论计算：， ，假设，由功耗小于可假设从而推出 。由推出20b.2 cascode放大器第二种理论计算：假设，既 ，由 可知 均相同，且，。所以由可推出 ，其中.利用电流公式 , :推出，理论推得B、软件的使用首先使用capture CIS画出电路原理图，完成后导出网表；然后用Hspice仿真网表，检查无错后用Cosm
4、oScope查看波形。使用Hspice工具时，对不同的点做扫描可得出精确的结果。2.设计内容：A、带有源负载的CS放大器的网表及原理图1.cs* source DESIGN1C_C1 0 N00306 3p V_V1 N00357 0 5VdcM_Q4 N00357 N00312 N00306 N00357 NVP + L=2u + x+ AD=80p + AS=80p M_Q1 N00312 N00312 N00357 N00357 NVP + L=2u + x+ AD=80p + AS=80p M_Q3 N00306 N00770 0 0 NVN + L=5u + W=9u + AD=80
5、p + AS=80p I_I1 N00312 0 DC 50uAdc V_V2 N00770 0 DC 1.55Vdc AC 1Vac .lib C:libh05hvcddtt09v01.libtt .ac dec 10 1 1g sweep x 1u 100u 1u.end 2.网表仿真 截图 管子饱和程度：3.给定n管的宽长比 扫描P管的宽长比4.调试W/L的网表* source DESIGN1C_C1 0 N00306 3p V_V1 N00357 0 5VdcM_Q4 N00357 N00312 N00306 N00357 NVP + L=2u + W=6u+ AD=80p + AS=
6、80p M_Q1 N00312 N00312 N00357 N00357 NVP + L=2u + W=6u+ AD=80p + AS=80p M_Q3 N00306 N00770 0 0 NVN + L=5u + W=9u + AD=80p + AS=80p I_I1 N00312 0 DC 50uAdc V_V2 N00770 0 DC 1.55Vdc AC 1Vac .lib C:libh05hvcddtt09v01.libtt .ac dec 10 1 1g .end 5.网表仿真 截图 管子饱和程度：6.基本CS的开环增益。频宽。单位增益频率。B.cascode的相关网表及原理图1先
7、调节W/L* source CACOV_Vb N00867 0 DC 2.25Vdc V_Vin N00957 0 DC 1.25Vdc AC 1Vac M_Q1 N00553 N00957 0 0 NVN + L=2u + W=20u + AD=80p + AS=80p I_I1 N01102 0 DC 100uAdc M_Q2 N02167 N00867 N00553 0 NVN + L=2u + W=10u + AD=80p + AS=80p C_C N02167 0 3p M_Q3 N02167 N01102 N00504 N00424 NVP + L=2u + W=76u + AD=
8、80p + AS=80p V_Vdd N00424 0 5VdcM_Q4 N00504 N00527 N00424 N00424 NVP + L=2u + W=74u + AD=80p + AS=80p M_Q5 N00527 N00527 N00424 N00424 NVP + L=2u + W=74u + AD=80p + AS=80p M_Q6 N01102 N01102 N00527 N00424 NVP + L=2u + W=76u + AD=80p + AS=80p.lib c:libh05hvcddtt09v01.lib tt .ac dec 10 1 10g *.dc V_Vi
9、n 1 5 0.1 V_Vb 0 4 0.1.op.end2.仿真结果截图3.Cascode 开环增益。频宽。单位增益频率。四、心得体会 通过这次微电子课程设计的实践，我认识到了自己的很多不足和缺点。刚开始我们着手于管子的尺度，后来老师给我们的讲解顺序是先让管子饱和，根据功耗来算电流，我们选择一个相对较小的电流，50uA，这样利于管子饱和。然后我跟给放大的n管一个相对合理的Vov，这样我们会算出一个相对合理的沟道宽长比，然后根据N管的宽长比，扫p管的W/L，然后再看管子是否饱和，之后看管子在饱和的时候的合适的W/L。最后选定P管的W/L。对于带有源负载的cascode放大器，我们本来想用相同的
10、方法，根据算出来的N管，扫P管的W/L。但是由于cascode的P管有4个，所以这样扫的时间很长，我们就放弃这个方法，我们在算管的N管，然后给个适当的P的W/L，调管子饱和程度，这样在调合适的增益。由于我的失误，我把Q管的衬底接在该管子的源极上，导致Q1。Q2饱和时Q3，Q4就不容易饱和，要不就是Q3，Q4饱和，Q1，Q2不饱和，我们又通过调节W/L，但是最终的结果就是Q3不饱和，要不就是Q1，Q2不饱和。后来求助了老师，老师发现我的原理图有问题，所以才会发生这种情况，当我们知道问题所在之后，我们就会调W/L，然后就很容易的使管子饱和，然后达到我们需要的增益。这次的课程设计，我们知道了，一点微小的错误就会产生很大的问题，我们要注意细节问题，在问题产生时，要仔细检查原理以及原图，不要对自己过分相信。当自己所知道的知识都用过之后，还没有改变的情况时，我们要想想是不是原来的原理有问题，这样就不会浪费太多的时间，也能找出问题所在。五、参考书目：1 周玲玲，微电子电路，电子工业出版社，2008年14
