1、簡單差動放丸賽賣臉2006-X-XX西安交通大學國家集成電路人才培養基地西安交通大學國家集成電路人才培養基地第1頁,共15頁第1頁,共15頁下一步中設置，圖中用到的,fpi曠l=3uw=10u1SM簡單差動放大器實驗本實驗包括對簡單差動放人器進行DCfa描、AC分析，并學習根據輸出波形確定相位裕度、輸入輸出共模范I韋I、共模增益、共模抑制比（CMRR）以及電源抑制比（PSRR）。啟動cadence啟動電腦，進入solaris9系統，打開終端Teniuiab輸入cds.setup后按回按回車，caiidence啟動成功。在自己的Library中新建一個cellview,命電路圖輸入按下圖輸入簡單

2、差動放人器電路圖，其中的元件參數我們在元件（vdc,pmos4,nmos4,vdd,gild,cap）都在analogLib庫中能V0/dc=1.8心ILvdc=600.0M0r,n1irl=700nu7UTM2l=700nw=4u圖2.1簡單產動放大器電路圖簡單至動放大器實驗簡單至動放大器實驗第 頁，共15頁第 #頁，共15頁計算、設置元件參數根據放大倍數，功耗，輸出擺幅等要求確定各個mos管的寬長比（ML）和柵壓。由于我們實驗時間有限，請同學們直接按下面的步驟設置好元件值（選中元件后按q鍵調出如卞的元件屬性設置框）：MO,Ml,M2：于Modelname欄輸入28,于Width欄輸入4u,

3、于Lenth欄輸入最后點擊okoAddDeleteModifyCDFParamewrvaluoMultiplierWidthLengthModnlnameApplyToShowsystemuserCDFBrowsePropertyVfdueDisplayLibraryNameCellNameViewNameinstanceHamoEditObjectPropertiesNextCancelApplyDefaultsPreviousonlycurrentinstanceRosotmstancoLabelsDisplayM3,M4：于Modelname欄輸入pl8,于Width欄輸入10m于Len

4、th欄輸入3u,最后點擊oko圖3.2M3、M4管參數設置簡單基動放大器實驗西安交通大學國家集成電路人才培養基地第 頁，共15頁第 頁，共15頁4.1DC掃描及輸入輸出共模范圍Status:Ready圖4.1Snnulation謝口直流電壓源VO,VI的值分別設為1.8,0.6。設置完畢后點擊工具欄上的0驗行保存。4.仿真在菜單欄依次選擇ToolsAnalogEnviiomnent,彈出如圖4.1所示的SiinulatioVirtuosoAnalogDesignEnvironment|廠戸點擊SetupModelLibraries在彈出的對話框中設好ModelLibiaiy。點擊Browse.

5、按鈕,選擇/cad/sniicO18_tech/Pocess_technology/Mix亡dSignal/SPICE_Model/msO18_vlp6_spe.lib,在Section(opt.)中填理tt,點Add,再點ok退出。Apply#Diaable|ModclLibraryFileSectionDisableModelLibrar/FileSection(op匕)i/Pcoce$_technoLocfy/Kixed-SLgYial/SPICE_Model7m3018_vlp6_spe.Li”匕tBrows.spectre0:ModelLibrarySetupCancelDefaul

6、tsAddDeleteChangeEditFi圖4.2添加ModelLibrary點擊Setup-Stimui彈出如下圖所示對話框，在其中可以設置輸入信號。我們可以看到VIN1和VIN2前面有“OFF”字樣，表示此時它們都不起作用。圖4貞設置輸入信烏選中VIN1,此時該行處于高亮狀態。點擊Enabled后的方框，當其變為照色時表示己經選中，然后在DCvoltage欄輸入VCMb最后點擊Change保存修改（這一步一定要做！）。以同樣的方法修改VIN2,不同的是在DCvoltage欄輸入VCM2。此時VIN1和VIN2前面的“OFF”應該變成了“ON；表宗總們都被激活了。最后點擊OK追出。SBS

7、etupAnalogStimuliOKCancelApplysumiMsTypeinputsGlobalsourcesEnabledACmagnitudeACphaseDCvoltageXFmagnitudeTypeVtageFunction圖4.4TN1設置圖4.5VIN2設置點擊右邊工具欄上的M,將VCMbVCM2添加為設計變量,值設為0.9。點ok保存。同EditingDesignVariables一一VirtuosoAnalogDOKCancelApplyApply&RunSimulationSelectedVariableTableofDesignVariablesVCMlNameV

8、alue圖4.6添加并設置變呈劉4.7設置好，點ok保存。這里我JfiCrTRAN設置直流掃描參數，點擊右邊工具欄上的一J,按圖4.7們讓VCM1從Ov掃描到1.8VoIIF；:.一廠：j.,”：，1.八:.八：忙”OKCancelDefaultsApplyHelptran(SdeJacnoisexfsensdcmatchstbspJenvlppss.pacpnoiscJpxfpspqpss丿qpacqpnoiseqpQqpspAnalysisDCAnalysisSaveDCOperatingPointSweepVariableTemperatureDesignvariableComponen

9、tParameterModelParameterVanahlANamAVCM1J.selectDesignvariableSweepRangeoutrv-ompstartCenter-3panSwoopTypoAutomaticiAddSpecificPointsStop11&Enabledoptions.圖4.7直流掃描參數設置VirtuosoStatus:ReadySessionSetupAnalysesVariablesOutputsSimulationResultsToolsHelpDesignSetupalysesACTRfiNJDCLibrarytestViewTyp，ToBeSa

10、veddifferentialToBeHottedschematicSaveAll.EnabLe1.8Auto.yesSelectOnSchematicHiXYZ#NameValue#Uame/Signal/ExprValuePlotSaveMarchVCM1900mVCM290OnPlottingmode:ReplacejDesignVariables設置輸出信號，依次選擇OutputsfToBePlottedSelectOnSchematicoEnvironmentT=27CSimulator:spectre圖4.9選擇好的輸出信號圖4.8選擇輸出信號點擊電路圖中的VOUTPIN,然后按E

11、SC。我們町以看到Outputs欄里已經有了剛才選擇的VOUTo依次點擊Sunulation窗II的ToolsParametricAnalysis彈出參數分析窗I丨，按圖4.10設置好:ParametricAnalysis-spectre(O):differentiaLamptestschematir廠ToolSweepSetupAnalysisHelp10VCKAddSpecificationSweep1VariableNameRangeTypeFrom/ToFramo.JToStepControl理凹二JTotalSteps圖4.10參數分析設置依次點擊參數分析窗II的Analysis-S

12、tart,可以看到如圖4.11所示HdifferentiaLamptestschematic:Aug2015:51:272006S|rrFileEditGraphAxisTraceMarkerZoomToolsHelp巨Label4|cadence|圖4.11參數分析結果為使電路正常工作，輸入共模電壓的范闈應為:Vcsi+(VgSO-VtH0)=Vin.CM=VdD-(VqS3-VtH3)+Vthi(1.1)輸出共模范圍應為：VoDo+VoDl=Vout.CM=VdD-|VoD3|(1.2)本實驗中最小輸入共模電壓為0.8V左右，小于0.8V的輸入共模電平會使M0進入線性區，Ml,M2進入亞閾

13、值導通狀態：最人輸入共模電壓為14V左右，人于該值的輸入共模電壓很容易使Ml，M2進入線性區。從圖4.11中我們可以觀察到隨著VCM2的增人，輸出擺幅越來越小。4.24.2AC分析，觀察相位裕度本例需要將頻率掃描范E擴大到1G.點擊Setup-*Stimuli,將VIN1的ACmagnitude為0.5,將VIN2的ACmagni為0.5（別忘了點Change保存修改！）。SetupAnalogSlimuliSetupAnalogStimuliOKCancel0KCancel叩卩lyStimulusTypeInputsGlobalSourcesStimulusTypeInputsGlobalS

14、ourcesOHVLN2/gndVoltagedeDCvoleagc-VCM2ChangeEnabledFunctionChangeonVLKl，卿！volxagede“DCwLtagevgh1EnabledFunctiondeACmagnitudeACphaseDCvoltageXFmagnitude圖4.12I05M.|iF-VIN1參數設置Ade上|TypevoltageACmagnitudeACphaseDCvoltagRXFmagnitude圖4.13VIN2參數設世200M,點ok保存點擊ChoosingAnalysesVirtuosoAnalogDiOKCancelDefault

15、sApplyHelpAnalysisJtrailJde(acnoisejxrsensdcmatchsp_etivlppssJPcpnoisepxr_JPPqpssqpacqpnoise-ip了-qpspSv/eepVanableFrequencyDesignVarialileTemperatureComponentParamGtorModelParametersweepRange(Stert-StopCenter-SpanSv/eepTypeAutomaticStartIrfStop|200M1AddSpecificPointsOfitiuns.|Enatilod圖4.14交流分析參數設置觀察

16、輸出波形:o8o7o5o5o4o2o205050000007520*21111505752ssscinmusaiiiiiBsaiiiiiiaSS88!IBSS88II_-=111n1111圖4.15交流分析結果依次點擊波形顯視窗的Tools-*Calculator,彈出如圖4.16所示窗【I,在Caculator窗【I的函數列表窗里選擇PhaseMaigin,然后點擊回就可以得到相位裕度。CalculatorWindowToolsMemoriesConstOptionsHelp/home/huxiaojiang/simu1ation/test/spectre/schematic/psF(tra

17、nac(deswept.deinfo(noiserfFamily0SelectMode0讓72.84697081649558|Append|兇HIClear|Undo|E曲|+789-456X123/0+/-eeyCistrnsgirnagrnagpsdbbs22Pintnc.freqrealsamplepc.freqintegnc.gainriseTirnesettlinepc.gainipnnfrmssinroupDelayipnVRInfminrrnsNoisesinhtkfovershootrnslewRaturnxInphaserootspectraarsonicloglOphase

18、MarginIsllsqrtarrnonicFreqlsbphaseNoisesl2ssbinteg1shiftpsds21stddevFFilterAll1|cadence|圖4.16相位裕4.3共模增益，共模抑制比皿彌啣呱皿bMi回到Suuulation窗II,點擊Stimuli,將VIN1,VIN2的ACmagnitude都設為1。*Stimuli,將VIN1,VIN2的ACmagmtude都設為1。圖4.17VIN2參數設置點擊,得到如下波形圖:簡單墊動放大器實驗西安交通大學國家集成電路人才培養基地第 頁，共15頁第 頁，共15頁ldifferential.amptestschemat

19、ic:Aug111:18:11200Gllr廠FileEditGraphAxisTraceMarkerZoomToolsHelp|21LabelACResponse50502211OXE)交E二-2O101051O57-1O7108CMRR=比值來衡量對共模擾動的抑制能力。定義“共模抑制比”圖4.18共模增益波形從圖4.17我們可以看到，即使電路是完全對稱的，輸出信號也會因為輸入共模變化而變差，這個缺點在全差動電路中不存在。為了合理地比較各種差動電路，必須用所需要的差動增益與不希望的共模克(CMRR)如下：(1.3)如|I心I4.4電源抑制比(PSRR)到電路圖編輯窗【I,將V0的ACMagmtude設為1,點擊ok退出。本實驗中，低頻時AcmA約為0.035,Adm人約為185,因此CMRR人約為75dBoE：EditObjectPropertiesCancelApplyDefaultsPreviousNextApplyToonlycurrentinstanc