电路原理图设计及Hspice实验报告Word文档下载推荐.docx
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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:
(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=UOH≈UDD,即输出电平.
(2)当UI=UIH=UDD时,UGS1=UDD>
UTN,V1导通,而UGS2=0<
|UTP|,因此V2截止。
此时UO=UOL≈0,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:
网表:
*lab2c-simpleinverter
.optionslistnodepost
.modelpchpmos
.modelnchnmos
*.tran200p20n
.dcvin051msweepdata=w
.printv
(1)v
(2)
.paramwp=10uwn=10u
.dataw
wpwn
10u10u
20u10u
40u10u
40u5u
.enddata
vccvcc05
vinin0*pulse.22n1n1n5n20n
cloadout0.75p
m1vccinoutvccpchl=1uw=wp
m2outin00nchl=1uw=wn
.alter
vccvcc03
.end
图像:
瞬态仿真:
*lab2c-simpleinverter
.tran200p20n
.printtranv
(1)v
(2)
vinin0pulse.22n1n1n5n20n
m1vccinoutvccpchl=1uw=20u
m2outin00nchl=1uw=20u
.endcloadout0.75p
*lab2d-5stagedriver
*.modelpchpmos
*.modelnchnmos
.tran1n10n
.printtranv
(1)v
(2)i(vcc)
.globalvcc
*vin10pulse.23.52n2n2n5n20n
.icv
(1)=5
xinv112inv
xinv223inv
xinv334inv
xinv445inv
xinv551inv
*cd1601.75f
.subcktinvinout
m1vccinoutvccPENHl=1uw=20u
m2outin00NENHl=1uw=20u
.endsinv
对5个首尾连接的反相器组成的振荡器进行波形仿真。
.tran1n30n
.lib'
E:
\chy\'
tt
xinv112inv1
xinv223inv1
xinv334inv1
xinv445inv1
xinv551inv2
.subcktinv1inout
m1vccinoutvccPEPHl=1uw=20u
.endsinv1
.subcktinv2inout
m2outin00NENHl=1uw=20u
.endsinv2
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
1.巩固用Cadence软件画电路图
3.对偏置及电流镜电路进行仿真,并研究该电路的特点。
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。
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,得出结论。
仿真网表:
************************************************************************
*auCdlNetlist:
*
*LibraryName:
zyz
*TopCellName:
lab4
*ViewName:
schematic
*Netlistedon:
Apr2815:
50:
082011
*********************************************************************
*.BIPOLAR
*.RESI=2000
*.RESVAL
*.CAPVAL
*.DIOPERI
*.DIOAREA
*.EQUATION
*.SCALEMETER
*.MEGA
.PARAM
*.GLOBALvcc!
+gnd!
*.PINvcc!
*+gnd!
*CellName:
.SUBCKTlab4
*.PININFO
RR0vcc!
net5500$[RP]
MM0net5net5gnd!
gnd!
NMW=1uL=10um=1
.ENDS
*lab4
.OPTIONSPOSTLISTnode
.GLOBALvcc!
vccvcc!
03
.dcvcc05
MM0vrefvrefgnd!
nenhW=5uL=1um=1
vref500k
.printv(Vref)i(mm0)
vrefr_value
.dcr_value500k2000k100
.paramr_value=1020kwn=5u
更改宽长比时:
1.当为1X电流镜时
*mirror2
.lib'
F:
\hspice0631\'
tt
nenhw=5L=1um=1
vrefr_value$[RP]
MM1voutvrefgnd!
voutvout03
.dcvout03
.paramr_value=1020k
.printv(vref)i(mm0)i(mm1)
仿真图像:
当沟道长度都增加10倍时
2.当为4X电流镜时,只需要沟道宽度增加4倍。
nenhw=5L=10um=1
nenhw=20L=10um=1
如上所知,所有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偏置及电流镜进行仿真,验证了电路的基本功能;
通过对偏置及电流镜电路的仿真,掌握了HSPICE软件的使用。
最终完成偏置及电流镜电路的各种仿真,感觉收获颇大。
实验三共源放大器
(一)
同组人员
3.对共源放大器电路进行仿真,并研究该电路的特点。
实验原理:
析类型语句由定义电路分析类型的描述语句和一些控制语句组成,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。
实验内容:
1.放大器的瞬态仿真
2.放大器的20mV失真仿真
3.放大器的栅变宽仿真
4.放大器在正常情况下的仿真
1.打开Cadence软件,画出共源放大器的电路图,导出偏置及电流镜的HSPICE网表文件。
4.修改网表,对共源放大器瞬态进行仿真。
5.修改网表,对共源放大器20V失真进行仿真。
6修改网表,对共源放大器的栅变宽进行仿真。
7.在正常情况下对共源放大器进行仿真.
8.分析仿真结果,得出结论。
***
M0VrefVref00nenhL=4uW=10u
M2VoutVref00nenhL=4uW=10u
M1VoutVinVDDVDDpenhL=2uW=10u
IrefVDDVref1u
vinvin02
.dcvin031m
vddvdd03
.op
.print
瞬态仿真网表:
vinvin0sin1m1k)
.tran1u10m
瞬态仿真图像:
失真网表(20mV)
vinvin0sin20m1k)
.end
失真图像(20mV)
栅变宽网表:
M1VoutVinVDDVDDpenhL=2uW=11u
栅变宽图像:
正常情况下的网表:
正常情况下的图像:
***
vtvt0dc0ac1m
.acdec1001010g
c1voutvt1
.printacro=par('
v(vt)/i(vt)'
)
当输出端加载负载电容CL(并改变电容大小),观察输出波形的变化;
改加负载电阻RL,观察输出波形的变化;
RLvout01meg
设计一源随器作为输出级,再在输出端加1兆欧姆的负载RL,观察输出波形的变化;
增加输入信号的幅度,观察输出失真的情况
CLvout0100p
*RLvout01meg
结果:
只能加小的负载或跟源随器
总结:
通过上机实际操作电脑对共源放大器进行仿真,验证了电路的基本功能;
通过对共源放大器电路的仿真,掌握了HSPICE软件的使用。
最终完成共源放大器电路的各种仿真,感觉收获颇大。
实验四共源放大器
(二)
内容:
=3V,设置M1、M2的宽长比,使放大倍数大约为4倍(令L1=L2=1u)。
2.扫描vin,观察输入输出曲线(即观察Vout随Vin的变化情况),计算放大器的输入范围。
3.增大正弦信号的幅度(超出输入范围),观察波形是否失真。
4.进行AC和零极点分析,观察零极点位置。
5.再在输人端和输出端之间加上1pF的电容,观察零极点的变化。
4.修改网表,VDD=3V,设置M1、M2的宽长比,使放大倍数大约为4倍(令L1=L2=1u)进行仿真。
5.修改网表,对共源放大器扫描vin,观察输入输出曲线(即观察Vout随Vin的变化情况),计算放大器的输入范围。
进行仿真。
6修改网表,对共源放大器进行AC和零极点分析,观察零极点位置进行仿真。
7.修改网表,在输人端和输出端之间加上1pF的电容,观察零极点的变化进行仿真.
=3V,设置M1、M2的宽长比,使放大倍数大约为4倍(令L1=L2=1u)
*cs
.tran10m
MM1voutvin00nenhW=16uL=1u
MM2voutvoutvcc!
vccpenhW=2uL=1u
.printv(vin)v(vout)
2.扫描vin,观察输入输出曲线(即观察Vout随Vin的变化情况),计算放大器的输入范围
.dcvin03
中间斜率稳定段为放大器输入范围
3.增大正弦信号的幅度(超出输入范围),观察波形是否失真
输出波形失真
*cs1
vinvin0ac20msin20m1k)
.acdec101001000g
vcc!
penhW=2uL=1u
c1vout01p
c2vinvout1p
.pzv(vout)vin
.printacvdb(vout,vin)vp(vout,vin)
.printv(vin)v(v