CMOS模拟集成电路设计报告.docx

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CMOS模拟集成电路设计报告

本科论文

CMOS模拟集成电路课程设计报告

作者姓名：

张新宇

学科、专业：

集成电路与集成系统

学号：

201281410

指导教师：

巢明

完成日期：

2015年7月

大连理工大学

DalianUniversityofTechnology

差分输入叠接输出两级放大器的设计

一、设计要求：

1、提供全部电路图，分析电路的工作点、小信号模型，推导相关公式

2、使用1um工艺默认参数，在HSPICE中对电路进行模拟，给出电源为5V单电源时的差模输入电压、共模输入电压对输出电压曲线，放大器频响特性曲线以及其他认为必要的图表

3、确定输入共模电压范围，输出电压范围，共模增益，差模增益，输入输出阻抗，放大器带宽

4、给出负载为100pF时放大器的摆率

5、调整器件参数，对增益，频率特性，输入输出电压范围等参数进行优化

二、电路描述：

CMOS两级运放放大器图

电路由两级放大器组成，第一级为差分输入级，第二级为共源共栅叠接输出级。

M1和M2构成差分放大器，作为第一级放大；

M11,M12,M13,M14构成共源共栅，作为第二级放大；

M3和M9，M4和M11，M10和M14分别构成电流镜；

M6,M7和R7构成电流源；

R1,R3,R4和M15为M12提供基准电压；

R2,R5,R6和M16为M13提供基准电压。

三、电路分析：

1.第一级放大：

第一级为差分输入级

第一级电路如图：

2．第二级放大:

第二级为共源共栅叠接输出级

第二级电路如图：

总的增益为：

3．电压基准:

基准电路如图：

R1,R3,R4和M15为M12提供基准电压；

R2,R5,R6和M16为M13提供基准电压。

4电流源:

电流源电路如图所示：

用M6,M7和R7构成电流源，来提供恒定电流。

五、Hspice网表文件。

.optionslimpts=1000

m12vin111nchw=90ul=1u

m23vin211nchw=90ul=1u

m511100nchw=11ul=1u

m32288pchw=400ul=1u

m43388pchw=400ul=1u

m65388pchw=454ul=1u

m76955pchw=460ul=1u

m84288pchw=392ul=1u

m94400nchw=180ul=1u

m107400nchw=180ul=1u

m1161077nchw=110ul=1u

.modelnchnmosvto=0.70kp=110ugamma=0.4lambda=0.04phi=0.7

.modelpchpmosvto=-0.70kp=50ugamma=0.57lambda=0.05phi=0.8

cl60100p

vbias110dc1.35

vbp903.3

vbn1001.7

vdd80dc5

vin1vin10dc2.5ac1

vin2vin20dc2.5

.dcvin12.03.00.001

.printdcv（6）

.op

.acdec2011G

.printacvdb（6）vp（6）vm（6）

.end

六、实验操作过程

放大器的幅频特性曲线

从图中可知放大器的放大倍数是94.6db。

达到了设计指标。

从此图中可以知道放大器的-3db带宽

由此图可知放大器的增益带宽积是1000*10k=10MHZ

放大器的增益与相位关系图

负载电容为100pf时放大器的幅频特性曲线

负载为100pf时放大器的益与相位关系图

七、仿真结果与计算设计比较

设计指标

设计要求

仿真结果

静态功耗

5.5mw

5.95mw

直流增益

83.9DB

94.6DB

脉宽

10M

15.1M

共模输入

1.5v～4v

1.45～4.6

输出摆幅

1～4v

1.1～4.01v

摆幅

-10～10

-10.6～11.7

CMRR

115DB

127DB

八、实验总结

实验最后得出结果为94.6db，与预期结果不是很符合。

原因可能是因为电路连接以及实验中的操作误差导致。

九、实验体会

这次实验总体来讲并不是很满意，因为对软件并不是很了解导致在做实验时产生了很多问题，经过多次的讨论，并在同学的大力帮助下完成了报告，通过实验明白了软件的使用方法，也看到了自身的不足，在与同学的交流过程中找到了知识的漏洞，也明白了老师对于我们的期望，谢谢帮助我的同学以及耐心等待的老师。