东南大学 Hspice电流源负载共源放大器设计Word格式文档下载.docx
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m2out1vddvddmpw=Wn2l=Ln
m311vddvddmpw=Wn2l=Ln
c1out0cl
*thesource
iref10100u
vdd1vdd0dc5
vin1vin0dc5
.dcvin1050.01
.measuredcttranswhenv（out）=2.5
.printdcv（out）
.end
由此可确定当Ｌn＝１u，Iref＝１00uA时，VIN＝1.33Ｖ
（2）以iref为变量，得到一簇输出特性曲线。
*.dcvin1050.01
*.measuredcttranswhenv（out）=2.5
.dcvin1050.01sweepiref0u200u20u
最左边为Iref=0的情况。
从上图中可以看到，随着Iref的增加，输出曲线的陡峭程度（直流增益）慢慢在减小，即：
随着偏置电流的增加，增益在变小，这与理论分析相吻合。
交流分析：
）Vi1.33WL10/C10时
）增益（Av
）-3db带宽（Mhz
GB（Mhz）
-47.28（33.5db）
0.133
6.31
vin1vin0dc1.33ac1
*直流分析
*.dcvin1050.01sweepiref0u200u20u
*.printdcv（out）
*交流分析
.acdec101010000meg
.measureacVdbmaxmaxvdb（out）
.measureacVdbmax-3dbparam='
Vdbmax-3'
.measureacf_-3dbwhenvdb（out）=Vdbmax-3db
.measureacgbwhenvdb（out）=0
.op
.printacvdb（out）
增益以dB的形式：
当没有把增益换算成dB值时的交流输出曲线于下图：
（2）改变沟道长度Ln
.paramLn=1um=1vin_dc=1.33v
.paramWn1=m*10uWn2=m*30uIref=m*100uA
m2out1vddvddmpw=Wn2l=1u
m311vddvddmpw=Wn2l=1u
iref10Iref
vin1vin0dcvin_dcac1
vin1050.01sweepiref0u200u20u
*.dc
.measureacVmaxmaxv（out）
*.alter
*.paramm=2
.alter
.paramLn=5uvin_dc=1.97
.paramLn=10uvin_dc=2.5
.paramLn=15uvin_dc=2.9
.paramLn=20uvin_dc=3.24
Av=-Gm*Rout=-gm*（1/gds1+gds2）
按照公式可知：
gm反比于沟道长度Ln^1/2（M1的沟道长度）.
rds1=1/（I*Lamda）而Lamda与沟道长度Ln成反比，所以rds与沟道长度Ln成正比。
注意：
虽然Mn1的本征增益正比于Ln，但是由于Av=-Gm*Rout=-gm*（1/gds1+gds2），
此时Av并不正比Ln，而是反比与Ln。
HSPICE仿真结果，验证了这一点。
Ln
VIN（V）
增益Av
输出阻（kout欧姆）
负载管gds2（u）
放大管（u）gds1
放大管跨导gm1（u）
1u
1.33
-47.28
117.7494
6.2266
2.2747
402.2205
5u
1.97
-23．9357
143.8648
6.3215
0.6347
166.4880
10u
2.5
-17.4391
147.7958
6.2400
0.5111
118.0495
15u
2.9
-14.2670
148.5288
6.2577
0.4800
96.0912
20u
3.24
-12.2320
147.6948
6.2604
0.5152
82.8460
HSPICE仿真结果表明：
Ln的增大，的确会使Ｍn１管的rds１增大，但负载管Ｍn２的rds２基本保持不变，这样两个rds并联后使总的输出阻抗基本不变；
而Ｌn增大使Ｍn１管的gm１变小，所以Ｌn增大使增益Ａv减少。
沟道长度Ln
Av（db）
-3db带宽）（KHz
GB（MHz）
33.5
132
6.38
27.6
110
2.63
24.8
108
1.87
23.1
107
1.56
21.8
106
1.29
注：
这部分开始做的时候一直仿不出来，后面的做完了才回来继续看的，重新写了参数，致使和后面瞬态分析里的部分代码不同。
原来参数里面M2和M3的沟道长度也设成了Ln，导致Ln改变时M2和M3的沟道长度也会跟着变化，从而产生错误的结果；
重写了Iref=m*100uA，保证了m改变时iref和宽长比同时变化；
重新在参数里面定义了vin_dc=1.33v，这样更便于在下面的.alter语句中改变vin1的值；
加了一句.measureacVmax
maxv（out），可以查看当没有把增益换算成dB值时的增益。
上面2个表格是我偷了个懒，粘贴的老师给的参考资料里的，内容我已经核对过了，是一样的。
（3）同时改变偏置电流iref和所有管子的宽长比
正是因为同时改变，使得在VIN不变的情况下所有管子的vDS,vGS基本没有发生变化。
另外从理论分析上可得增益基本不变，而-3db带宽和增益带宽积GB都随着m正比例变化。
.acdec101010000megsweepm12.50.5
语句：
瞬态分析：
（1）其中输入的分段线性电源描述如下：
vinin0pwl（00v1u0v1.05u3v3u3v3.05u0v6u0v）
vin1vin0pwl（00v1u0v1.05u3v3u3v3.05u0v6u0v）
*.acdec101010000megsweepm12.50.5
*.measureacVdbmaxmaxvdb（out）
*.measureacVdbmax-3dbparam='
*.measureacf_-3dbwhenvdb（out）=Vdbmax-3db
*.measureacgbwhenvdb（out）=0
*.op
*.printacvdb（out）
*瞬态分析
.tran0.01u6u
.printtranv（out）vin1
（2）扫描Cload值得到下面一簇曲线，随着负载电容的增大，瞬态响应的上升和下降变得缓慢一些。
.tran0.01u6usweepCl10p50p10p
（3）同样我们可以通过改变输入的管子来观察瞬态响应的变化，理论上我们分析是：
瞬态响应曲线的陡峭程度取决于输出的电阻和输出电容所决定的RC时间常数，RC越大，瞬态响应曲线越缓。
这里我们同时改变M1和M2的宽度（记住，一定要同时改变Ｍ１和Ｍ２的宽度这样才能改变输出电阻，如果不同时改变将几乎看不到变化，因为Ｒout等于rds1与rds2并联）。
.tran0.01u6usweepm151
总结：
总体来说还蛮顺利的，遇到问题的地方是交流分析里面改变Ln观察增益那里。
那部分开始做的时候一直仿不出来，后面的做完了才回来继续看的，重新写了参数，致使和前面直流分析、后面瞬态分析里的部分代码不同。
原来参数里面M2和M3的沟道长度也被我设成了Ln，导致Ln改变时M2和M3的沟道长度也会跟着变化，从而产生错误的结果；
感觉出现这些问题的原因还是没有做充分的理论分析就开始做仿真，分析不充分就难有一个整体的大局观。
里面会存在尖峰。
v（out）有个问题就是不知道为何我的瞬态分析里面．
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