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

1、m2 out 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Ln m3 1 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Ln c1 out 0 cl *the source iref 1 0 100u vdd1 vdd 0 dc 5 vin1 vin 0 dc 5 .dc vin1 0 5 0.01 .measure dc ttrans when v（out）=2.5 .print dc v（out） .end 由此可确定当nu，Iref00uA时，VIN1.33 （2）以iref为变量，得到一簇输出特性曲线。*.dc vin1 0 5 0.01 *.measure dc ttrans when v

2、（out）=2.5 .dc vin1 0 5 0.01 sweep iref 0u 200u 20u 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 vin1 vin 0 dc 1.33 ac 1 *直流分析 *.dc vin1 0 5 0.01 sweep iref 0u 200u 20u *.print dc v（out） *

3、交流分析 .ac dec 10 10 10000meg .measure ac Vdbmax max vdb（out） .measure ac Vdbmax-3db param=Vdbmax-3.measure ac f_-3db when vdb（out）=Vdbmax-3db .measure ac gb when vdb（out）=0 .op .print ac vdb（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 .param Ln=1u m=1 vin_dc=1.33v .param Wn1=m*10u Wn2=m*30u Ir

4、ef=m*100uA m2 out 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=1u m3 1 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=1u iref 1 0 Iref vin1 vin 0 dc vin_dc ac 1 vin1 0 5 0.01 sweep iref 0u 200u 20u *.dc .measure ac Vmax max v（out） *.alter *.param m=2 .alter .param Ln=5u vin_dc=1.97 .param Ln=10u vin_dc=2.5 .param Ln=15u vin_dc=2.9 .param Ln=20u vin

5、_dc=3.24 Av=-Gm*Rout=-gm*（1/gds1+gds2） 按照公式可知：gm 反比于沟道长度Ln1/2（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

6、.2266 2.2747 402.2205 5u 1.97 -239357 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n管的rds增大，但负载管n的rds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n增大使n管的gm变小，

7、所以n增大使增益v减少。沟道长度Ln Av（db） -3db带宽 ）（KHzGB（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.a

8、lter语句中改变vin1的值；加了一句.measure ac Vmax max v（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。.ac dec 10 10 10000meg sweep m 1 2.5 0.5 语句：瞬态分析：（1）其中输入的分段线性电源描述如下： vin in 0 p

9、wl（0 0v 1u 0v 1.05u 3v 3u 3v 3.05u 0v 6u 0v） vin1 vin 0 pwl（0 0v 1u 0v 1.05u 3v 3u 3v 3.05u 0v 6u 0v） *.ac dec 10 10 10000meg sweep m 1 2.5 0.5 *.measure ac Vdbmax max vdb（out） *.measure ac Vdbmax-3db param=*.measure ac f_-3db when vdb（out）=Vdbmax-3db *.measure ac gb when vdb（out）=0 *.op *.print ac

10、vdb（out） *瞬态分析 .tran 0.01u 6u .print tran v（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。.tran 0.01u 6u sweep Cl 10p 50p 10p （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，一定要同时改变和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out 等于rds1与rds2并联）。.tran 0.01u 6u sweep m 1 5 1 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