电路原理图设计及hspice实验报告

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1、电子科技大学成都学院（微电子技术系） 实验报告书课程名称：电路原理图设计及 Hspice学 号： 姓 名： 教 师： 实验一 基本电路图的 Hspice 仿真实验时间： 同组人员： 一、实验目的1.学习用 Cadence 软件画电路图。 2.用 Cadence 软件导出所需的电路仿真网表。 3.对反相器电路进行仿真，研究该反相器电路的特点。二、实验仪器设备Hspice 软件、Cadence 软件、服务器、电脑 三、实验原理和内容激励源：激励源：直流源、交流小信号源。瞬态源：瞬态源：正弦、脉冲、指数、分线段性和单频调频源等几种形式。 分析类型：分析类型：分析类型语句由定义电路分析类型的描述语句和

2、一些控制语句 组成，如直流分析（.OP） 、交流小信号分析（.AC） 、瞬态分析（.TRAN）等 分析语句，以及初始状态设置（.IC） 、选择项设置（.OPTIONS）等控制语句。 这类语句以一个“.”开头，故也称为点语句。其位置可以在标题语句之间 的任何地方，习惯上写在电路描述语句之后。基本原理：基本原理：(1)当 UI=UIL=0V 时，UGS1=0，因此 V1 管截止，而此时|UGS2| |UTP|，所以 V2 导通，且导通内阻很低，所以 UO=UOHUDD， 即输出电平. (2)当 UI=UIH=UDD 时，UGS1=UDDUTN，V1 导通，而 UGS2=0|UTP|，因此 V2 截

3、止。此时 UO=UOL0，即输出为低电平。 可见，CMOS 反相器实现了逻辑 非的功能.四、实验步骤1.打开 Cadence 软件，画出 CMOS 反相器电路图，导出反相器的 HSPICE 网表文 件。 2.修改网表，仿真出图。 3.修改网表，做电路的瞬态仿真，观察输出变化，观察波形，并做说明。 4.对 5 个首尾连接的反相器组成的振荡器进行波形仿真。 5.分析仿真结果，得出结论。五、实验数据输入输出仿真：输入输出仿真： 网表：* lab2c - simple inverter .options list node post .model pch pmos .model nch nmos *.

4、tran 200p 20n .dc vin 0 5 1m sweep data=w .print v(1) v(2) .param wp=10u wn=10u .data w wp wn 10u 10u 20u 10u 40u 10u 40u 5u .enddata vcc vcc 0 5 vin in 0 2.5 *pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p m1 vcc in out vcc pch l=1u w=wp m2 out in 0 0 nch l=1u w=wn .alter vcc vcc 0 3 .end 图像：瞬态仿真：瞬态

5、仿真：网表： * lab2c - simple inverter.options list node post .model pch pmos .model nch nmos .tran 200p 20n .print tran v(1) v(2) vcc vcc 0 5 vin in 0 2.5 pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p m1 vcc in out vcc pch l=1u w=20u m2 out in 0 0 nch l=1u w=20u .endcload out 0 .75p m1 vcc in out vcc pch

6、 l=1u w=20u m2 out in 0 0 nch l=1u w=20u .end 图像：网表： * lab2d - 5 stage driver .options list node post *.model pch pmos *.model nch nmos .tran 1n 10n .print tran v(1) v(2) i(vcc) .global vcc .lib F:HISPICEcz6h_v20.lib tt vcc vcc 0 5 *vin 1 0 2.5 pulse .2 3 .5 2n 2n 2n 5n 20n .ic v(1)=5 xinv1 1 2 inv

7、xinv2 2 3 inv xinv3 3 4 inv xinv4 4 5 inv xinv5 5 1 inv *cd1 6 0 1.75f .subckt inv in out m1 vcc in out vcc PENH l=1u w=20u m2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u .ends inv .end 图像：对 5 个首尾连接的反相器组成的振荡器进行波形仿真。* lab2d - 5 stage driver .options list node post .tran 1n 30n .print tran v(1) v(2) i(vcc) .global vcc

8、 vcc vcc 0 5 .ic v(1)=5 .lib E:chycz6h_v20.lib tt xinv1 1 2 inv1 xinv2 2 3 inv1 xinv3 3 4 inv1 xinv4 4 5 inv1 xinv5 5 1 inv2 .subckt inv1 in out m1 vcc in out vcc PEPH l=1u w=20u m2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u .ends inv1 .subckt inv2 in out m1 vcc in out vcc PEPH l=1u w=20u m2 out in 0 0 NENH l=1u w=

9、20u .ends inv2 .end 仿真图像：六、结果及分析仿真结果已经在实验步骤中得出。通过上机实际操作电脑对反相器进行仿 真，验证了电路的基本功能；巩固了模拟电路中的一些基本单元和模块，从中 还学到了集成电路工艺和版图方面的一些知识。不但学会了电路仿真方面的很 多基本技能，而且对微电子工艺也进一步得到了掌握；通过对反相器电路的仿 真，掌握了 HSPICE 软件的使用。提高了自己的动手能力。将书本上学的理论 知识实际操作了一遍，为以后做模拟电路的工作打下看良好的基础；最终完成 反相器电路的各种仿真，感觉收获颇大。实验二 偏置及电流镜实验时间： 同组人员： 一、实验目的1.巩固用 Cade

10、nce 软件画电路图 2.用 Cadence 软件导出所需的电路仿真网表。 3.对偏置及电流镜电路进行仿真，并研究该电路的特点。二、实验仪器设备Hspice 软件、Cadence 软件、服务器、电脑 三、实验原理和内容四、实验步骤1.打开 Cadence 软件，画出偏置及电流镜的电路图，导出偏置及电流镜的 HSPICE 网表文件。 2.修改网表，仿真出图。 3.修改网表，做电路的瞬态仿真，观察输出变化，观察波形，并做说明。 4.仿真当为 1X 电流镜时的电路。 5.仿真当沟道长度都增加 10 倍时的电路。 6.仿真当为 4X 电流镜时，只需要沟道宽度增加 4 倍的电路。 7.分析仿真结果，得出

11、结论。五、实验数据仿真网表：仿真网表： * * auCdl Netlist: * * Library Name: zyz * Top Cell Name: lab4 * View Name: schematic * Netlisted on: Apr 28 15:50:08 2011 * *.BIPOLAR *.RESI = 2000 *.RESVAL *.CAPVAL *.DIOPERI *.DIOAREA *.EQUATION *.SCALE METER *.MEGA .PARAM *.GLOBAL vcc! + gnd! *.PIN vcc! *+ gnd! * * Library Na

12、me: zyz * Cell Name: lab4 * View Name: schematic * .SUBCKT lab4 *.PININFO RR0 vcc! net5 500 $RP MM0 net5 net5 gnd! gnd! NM W=1u L=10u m=1 .ENDS *lab4 .lib F:HISPICEcz6h_v20.lib tt .OPTIONS POST LIST node .GLOBAL vcc! + gnd! vcc vcc! 0 3 .dc vcc 0 5 0.1 MM0 vref vref gnd! nenh W=5u L=1u m=1 RR0 vcc!

13、vref 500k .print v(Vref) i(mm0) .end *lab4.lib F:HISPICEcz6h_v20.lib tt .OPTIONS POST LIST node .GLOBAL vcc! + gnd! vcc vcc! 0 3 .dc vcc 0 5 0.1 MM0 vref vref gnd! nenh W=5u L=1u m=1 RR0 vcc! vref r_value .dc r_value 500k 2000k 100 .param r_value=1020k wn=5u .print v(Vref) i(mm0) .end 仿真图像：仿真图像：更改宽长

14、比时：1.1.当为当为 1X1X 电流镜时电流镜时 *mirror2 .libF:hspice0631cz6h_v20.libtt .options list node post MM0 vref vref gnd! gnd! nenh w=5 L=1u m=1 RR0 vcc! vref r_value $RP MM1 vout vref gnd! gnd! nenh w=5 L=1u m=1 vout vout 0 3 .dc vout 0 3 0.1 vcc vcc! 0 3 .param r_value=1020k .print v(vref) i(mm0) i(mm1) .end 仿

15、真图像仿真图像: :当沟道长度都增加当沟道长度都增加 1010 倍时倍时2.2.当为当为 4X4X 电流镜时，只需要沟道宽度增加电流镜时，只需要沟道宽度增加 4 4 倍。倍。 *mirror2 .libF:hspice0631cz6h_v20.libtt .options list node postMM0 vref vref gnd! gnd! nenh w=5 L=10u m=1 RR0 vcc! vref r_value $RP MM1 vout vref gnd! gnd! nenh w=20 L=10u m=1 vout vout 0 3 .dc vout 0 3 0.1 vcc vcc! 0 3 .param r_value=1020k .print v(vref) i