微电子课程设计基本cs和cascode放大器概要.docx
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微电子课程设计基本cs和cascode放大器概要
哈尔滨理工大学
软件学院
课程设计报告
课
程
微电子电路（双语）
题
目带有源负载的CS放大器与
带有源负载的cascode放大器
班
级
集成11-4班
专
业
集成电路设计与集成系统
学
生
张翠
学
号
1114020432
指导教师
徐瑞
2013年11月8日
1.课程设计目的
2.课程设计题目描述和要求
3.课程设计报告内容
3.1、带有源负载的CS放大器
3.2、带有源负载的cascode放大器
4.心得体会
5.参考书目
.课程设计目的
1.熟悉并掌握Orcad中的captureCIS，Hspice与cosmosScope软件的使用。
2.掌握使用captureCIS建立带有源负载的CS放大器与带有源负载的cascode放大器的电路并导出网表。
3.熟练应用Hspice仿真网表并修改分析网表，学会用comosScope查看分析波形。
4.在扎实的基础上强化实践能力，把微电子理论实践化。
.课程设计题目描述和要求分析如图这样的带有源负载的共源极放大器与带有源负载的cascode放大器的开环增益，3dB频宽，单位增益频率。
其中负载电容为3PF，电源电压为5V，要求CS放大器的开环增益大于30dB，cascode放大器的开环增益大于60dB。
对仿真结果进行分析，功耗小于2mW。
NMOS
PMOS
k（μA/V2）
111
69
Vt（V）
0.7231
-0.906
Va'um）
5
2.65
Vdd
C
三.课程设计报告内容
1.设计过程：
A、理论分析
对2种放大器分别进行分析，设定初值，查找参数值，进行推测和计算、记录各个节点的电流值，电压值，电阻值。
a.CS放大器：
，gm2k'WLID，roV
ID
假设Ao100，L2um由功耗小于2mW可假设ID100uA
'W
从而推出WL45.
roVA'L
b.1cascode放大器的第一种理论计算：
，gm
，假设，L2um由功耗小于2mW可假设ID
ID100uA从而推出。
由gm2ro1ro2gm3ro3ro4推出20
b.2cascode放大器第二种理论计算：
假设VAnLnVApLp，既
可知ro均相同，且Ln1um，Lp2um。
所以由gm2ro1ro2gm3ro3ro4
M2:
VOV0.3推出Wn145um,Wn220um，理论推得Wp60um
B、软件的使用
首先使用captureCIS画出电路原理图，完成后导出网表；然后用Hspice仿真网表，检查无错后用CosmoScope查看波形。
使用Hspice工具时，对不同的点做扫描可得出精确的结果。
2.设计内容：
A、带有源负载的CS放大器的网表及原理图
1.cs*sourceDESIGN1
C_C10N003063p
V_V1N0035705Vdc
M_Q4N00357N00312N00306N00357NVP
+L=2u
+x
+AD=80p
+AS=80p
M_Q1N00312N00312N00357N00357NVP
+L=2u
+x
+AD=80p
+AS=80p
M_Q3N00306N0077000NVN+L=5u
+W=9u
+AD=80p
+AS=80p
I_I1N003120DC50uAdc
V_V2N007700DC1.55VdcAC1Vac.lib'C:
\lib\h05hvcddtt09v01.lib'tt.acdec1011gsweepx1u100u1u.end
2.网表仿真截图管子饱和程度：
3.给定n管的宽长比扫描P管的宽长比
4.调试W/L的网表
*sourceDESIGN1
C_C1
0N003063p
V_V1
N0035705Vdc
M_Q4
N00357N00312N00306N00357NVP
+L=2u
+W=6u
+AD=80p
+AS=80p
M_Q1
N00312N00312N00357N00357NVP
+L=2u
+W=6u
+AD=80p
+AS=80p
M_Q3
N00306N0077000NVN
+L=5u
+W=9u
+AD=80p
+AS=80p
I_I1
N003120DC50uAdc
V_V2
N007700DC1.55VdcAC1Vac
.lib
'C:
\lib\h05hvcddtt09v01.lib'tt
.acdec1011g
.end
5.网表仿真截图管子饱和程度：
6.基本CS的开环增益。
频宽。
单位增益频率。
B.cascode的相关网表及原理图
1．先调节W/L
*sourceCACO
V_VbN008670DC2.25Vdc
V_VinN009570DC1.25VdcAC1Vac
M_Q1N00553N0095700NVN
+L=2u
+W=20u
+AD=80p
+AS=80p
I_I1N011020DC100uAdc
M_Q2N02167N00867N005530NVN
+L=2u
+W=10u
+AD=80p
+AS=80p
C_CN0216703p
M_Q3N02167N01102N00504N00424NVP
+L=2u
+W=76u
+AD=80p
+AS=80p
V_VddN0042405Vdc
M_Q4N00504N00527N00424N00424NVP
+L=2u
+W=74u
+AD=80p
+AS=80p
M_Q5N00527N00527N00424N00424NVP
+L=2u
+W=74u
+AD=80p
+AS=80p
M_Q6N01102N01102N00527N00424NVP
+L=2u
+W=76u
+AD=80p
+AS=80p
.lib'c:
\lib\h05hvcddtt09v01.lib'tt
.acdec10110g
*.dcV_Vin150.1V_Vb040.1
.op
.end
2.仿真结果截图
3.Cascode开环增益。
频宽。
单位增益频率。
四、心得体会通过这次微电子课程设计的实践，我认识到了自己的很多不足和缺点。
刚开始我们着手于管子的尺度，后来老师给我们的讲解顺序是先让管子饱和，根据功耗来算电流，我们选择一个相对较小的电流，50uA，这样利于管子饱和。
然后我跟给放大的n管一个相对合理的Vov，这样我们会算出一个相对合理的沟道宽长比，然后根据N管的宽长比，扫p管的W/L，然后再看管子是否饱和，之后看管子在饱和的时候的合适的W/L。
最后选定P管的W/L。
对于带有源负载的cascode放大器，我们本来想用相同的方法，根据算出来的N管，扫P管的W/L但是由于cascode的P管有4个，所以这样扫的时间很长，我们就放弃这个方法，我们在算管的N管，然后给个适当的P的W/L，调管子饱和程度，这样在调合适的增益。
由于我的失误，我把Q管的衬底接在该管子的源极上，导致Q1。
Q2饱和时Q3，Q4就不容易饱和，要不就是Q3，Q4饱和，Q1，Q2不饱和，我们又通过调节W/L，但是最终的结果就是Q3不饱和，要不就是Q1，Q2不饱和。
后来求助了老师，老师发现我的原理图有问题，所以才会发生这种情况，当我们知道问题所在之后，我们就会调W/L，然后就很容易的使管子饱和，然后达到我们需要的增益。
这次的课程设计，我们知道了，一点微小的错误就会产生很大的问题，我们要注意细节问题，在问题产生时，要仔细检查原理以及原图，不要对自己过分相信。
当自己所知道的知识都用过之后，还没有改变的情况时，我们要想想是不是原来的原理有问题，这样就不会浪费太多的时间，也能找出问题所在
五、参考书目：
[1]周玲玲，《微电子电路》，电子工业出版社，2008年
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