微電子課程設計--基本cs和cascode放大器

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　課 程 微電子電路（雙語） </p><p>　　題 目帶有源負載的CS放大器與 </p><p>　　帶有源負載的cascode放大器</p><p>　　班 級 集成11

2、-4班 </p><p>　　專 業(yè) 集成電路設計與集成系統(tǒng) </p><p>　　學 生 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2013年11月8日<

3、/p><p>　　目 錄</p><p>　　課程設計目的 ....................................</p><p>　　課程設計題目描述和要求 .............................</p><p>　　3.課程設計報告內(nèi)容 ....................

4、........</p><p>　　3.1、帶有源負載的CS放大器 ......................</p><p>　　3.2、帶有源負載的cascode放大器 .................</p><p>　　心得體會 .........................................</p><p&

5、gt;　　參考書目 .........................................</p><p><b>　　一.課程設計目的</b></p><p>　　熟悉并掌握Orcad中的capture CIS，Hspice與cosmosScope軟件的使用。</p><p>　　掌握使用capture CIS建立帶有源負載的C

6、S放大器與帶有源負載的cascode放大器的電路并導出網(wǎng)表。</p><p>　　熟練應用Hspice仿真網(wǎng)表并修改分析網(wǎng)表，學會用comosScope查看分析波形。</p><p>　　在扎實的基礎上強化實踐能力，把微電子理論實踐化。</p><p>　　二.課程設計題目描述和要求</p><p>　　分析如圖這樣的帶有源負載的共源極放大器

7、與帶有源負載的cascode放大器的開環(huán)增益，3dB頻寬，單位增益頻率。其中負載電容為3PF，電源電壓為5V，要求CS放大器的開環(huán)增益大于30dB，cascode放大器的開環(huán)增益大于60dB。對仿真結果進行分析，功耗小于2mW。</p><p>　　三.課程設計報告內(nèi)容</p><p><b>　　1.設計過程：</b></p><p><

8、;b>　　A、理論分析</b></p><p>　　對2種放大器分別進行分析，設定初值，查找參數(shù)值，進行推測和計算、記錄各個節(jié)點的電流值，電壓值，電阻值。</p><p>　　a.CS放大器：， ， </p><p>　　假設 ，由功耗小于可假設 </p><p><b>　　從而推出 .</b>&

9、lt;/p><p>　　b.1 cascode放大器的第一種理論計算：， ，</p><p>　　，假設，由功耗小于可假設從而推出 。由推出20</p><p>　　b.2 cascode放大器第二種理論計算：假設，既 ，由 </p><p>　　可知 均相同，且，。所以由可推出 ，其中</p><p>　　.

10、利用電流公式 , :</p><p><b>　　:推出，理論推得</b></p><p><b>　　B、軟件的使用</b></p><p>　　首先使用capture CIS畫出電路原理圖，完成后導出網(wǎng)表；然后用Hspice仿真網(wǎng)表，檢查無錯后用CosmoScope查看波形。使用Hspice工具時，對不同的點做掃描

11、可得出精確的結果。</p><p><b>　　2.設計內(nèi)容：</b></p><p>　　A、帶有源負載的CS放大器的網(wǎng)表及原理圖</p><p>　　1.cs* source DESIGN1</p><p>　　C_C1 0 N00306 3p </p><p>　　V_

12、V1 N00357 0 5Vdc</p><p>　　M_Q4 N00357 N00312 N00306 N00357 NVP </p><p><b>　　+ L=2u </b></p><p><b>　　+ x</b></p><p>　　+ AD=80p

13、 </p><p>　　+ AS=80p </p><p>　　M_Q1 N00312 N00312 N00357 N00357 NVP </p><p><b>　　+ L=2u </b></p><p><b>　　+ x</b></p><p

14、>　　+ AD=80p </p><p>　　+ AS=80p </p><p>　　M_Q3 N00306 N00770 0 0 NVN </p><p><b>　　+ L=5u </b></p><p><b>　　+ W=9u </b></p&

15、gt;<p>　　+ AD=80p </p><p>　　+ AS=80p </p><p>　　I_I1 N00312 0 DC 50uAdc </p><p>　　V_V2 N00770 0 DC 1.55Vdc AC 1Vac </p><p>　　.lib

16、'C:\lib\h05hvcddtt09v01.lib'tt </p><p>　　.ac dec 10 1 1g sweep x 1u 100u 1u</p><p><b>　　.end </b></p><p>　　2.網(wǎng)表仿真 截圖 管子飽和程度：</p><p>　　3.給定n管的寬長比

17、掃描P管的寬長比</p><p>　　4.調(diào)試W/L的網(wǎng)表</p><p>　　* source DESIGN1</p><p>　　C_C1 0 N00306 3p </p><p>　　V_V1 N00357 0 5Vdc</p><p>　　M_Q4 N003

18、57 N00312 N00306 N00357 NVP </p><p><b>　　+ L=2u </b></p><p><b>　　+ W=6u</b></p><p>　　+ AD=80p </p><p>　　+ AS=80p </p><p>　

19、　M_Q1 N00312 N00312 N00357 N00357 NVP </p><p><b>　　+ L=2u </b></p><p><b>　　+ W=6u</b></p><p>　　+ AD=80p </p><p>　　+ AS=80p <

20、/p><p>　　M_Q3 N00306 N00770 0 0 NVN </p><p><b>　　+ L=5u </b></p><p><b>　　+ W=9u </b></p><p>　　+ AD=80p </p><p>　　+ AS=80p

21、 </p><p>　　I_I1 N00312 0 DC 50uAdc </p><p>　　V_V2 N00770 0 DC 1.55Vdc AC 1Vac </p><p>　　.lib 'C:\lib\h05hvcddtt09v01.lib'tt </p><p&g

22、t;　　.ac dec 10 1 1g </p><p><b>　　.end </b></p><p>　　5.網(wǎng)表仿真 截圖 管子飽和程度：</p><p>　　6.基本CS的開環(huán)增益。頻寬。單位增益頻率。</p><p>　　B.cascode的相關網(wǎng)表及原理圖</p><p>&

23、lt;b>　　1．先調(diào)節(jié)W/L</b></p><p>　　* source CACO</p><p>　　V_Vb N00867 0 DC 2.25Vdc </p><p>　　V_Vin N00957 0 DC 1.25Vdc AC 1Vac </p><p>　　M_Q1

24、N00553 N00957 0 0 NVN </p><p><b>　　+ L=2u </b></p><p><b>　　+ W=20u </b></p><p>　　+ AD=80p </p><p>　　+ AS=80p </p><p>　　I_

25、I1 N01102 0 DC 100uAdc </p><p>　　M_Q2 N02167 N00867 N00553 0 NVN </p><p><b>　　+ L=2u </b></p><p><b>　　+ W=10u </b></p><p>　　

26、+ AD=80p </p><p>　　+ AS=80p </p><p>　　C_C N02167 0 3p </p><p>　　M_Q3 N02167 N01102 N00504 N00424 NVP </p><p><b>　　+ L=2u </b><

27、;/p><p><b>　　+ W=76u </b></p><p>　　+ AD=80p </p><p>　　+ AS=80p </p><p>　　V_Vdd N00424 0 5Vdc</p><p>　　M_Q4 N00504 N00527 N

28、00424 N00424 NVP </p><p><b>　　+ L=2u </b></p><p><b>　　+ W=74u </b></p><p>　　+ AD=80p </p><p>　　+ AS=80p </p><p>　　M_Q5

29、 N00527 N00527 N00424 N00424 NVP </p><p><b>　　+ L=2u </b></p><p><b>　　+ W=74u </b></p><p>　　+ AD=80p </p><p>　　+ AS=80p </p>

30、;<p>　　M_Q6 N01102 N01102 N00527 N00424 NVP </p><p><b>　　+ L=2u </b></p><p><b>　　+ W=76u </b></p><p>　　+ AD=80p </p><p><b

31、>　　+ AS=80p</b></p><p>　　.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt </p><p>　　.ac dec 10 1 10g </p><p>　　*.dc V_Vin 1 5 0.1 V_Vb 0 4 0.1</p><p><

32、b>　　.op</b></p><p><b>　　.end</b></p><p><b>　　2.仿真結果截圖</b></p><p>　　3.Cascode 開環(huán)增益。頻寬。單位增益頻率。</p><p><b>　　四、心得體會</b></p&g

33、t;<p>　　通過這次微電子課程設計的實踐，我認識到了自己的很多不足和缺點。剛開始我們著手于管子的尺度，后來老師給我們的講解順序是先讓管子飽和，根據(jù)功耗來算電流，我們選擇一個相對較小的電流，50uA，這樣利于管子飽和。然后我跟給放大的n管一個相對合理的Vov，這樣我們會算出一個相對合理的溝道寬長比，然后根據(jù)N管的寬長比，掃p管的W/L，然后再看管子是否飽和，之后看管子在飽和的時候的合適的W/L。最后選定P管的W/L。對于

34、帶有源負載的cascode放大器，我們本來想用相同的方法，根據(jù)算出來的N管，掃P管的W/L。但是由于cascode的P管有4個，所以這樣掃的時間很長，我們就放棄這個方法，我們在算管的N管，然后給個適當?shù)腜的W/L，調(diào)管子飽和程度，這樣在調(diào)合適的增益。由于我的失誤，我把Q管的襯底接在該管子的源極上，導致Q1。Q2飽和時Q3，Q4就不容易飽和，要不就是Q3，Q4飽和，Q1，Q2不飽和，我們又通過調(diào)節(jié)W/L，但是最終的結果就是Q3不飽和，要不

35、就是Q1，Q2不飽和。后來求助了老師，老師發(fā)現(xiàn)我的原理圖有問題，所以才會發(fā)生這種情況，當我們知道問題所在之后，我們就會調(diào)W/L，然后就很容易的使管子飽</p><p>　　這次的課程設計，我們知道了，一點微小的錯誤就會產(chǎn)生很大的問題，我們要注意細節(jié)問題，在問題產(chǎn)生時，要仔細檢查原理以及原圖，不要對自己過分相信。當自己所知道的知識都用過之后，還沒有改變的情況時，我們要想想是不是原來的原理有問題，這樣就不會浪費太多的