1、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=UOHUDD, 即输出电平.(2)当UI=UIH=UDD时,UGS1=UDDUTN,V1导通,而UGS2=0|UTP|,因此V2截止。此时UO=UOL0,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
2、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 - simple inverter.options list node post.model pch pmos.model nch nmos*.tran 200p 20n .dc vin 0 5 1m sweep data=w.print v(1) v(2).param wp=10u wn=10u.data wwp wn10u 10u20u 10u40u 10u40u 5u.enddatavcc vcc 0 5vin in 0 *pulse .2 2n 1n 1
3、n 5n 20ncload out 0 .75pm1 vcc in out vcc pch l=1u w=wpm2 out in 0 0 nch l=1u w=wn.altervcc vcc 0 3.end图像:瞬态仿真:* lab2c - simple inverter.tran 200p 20n .print tran v(1) v(2)vin in 0 pulse .2 2n 1n 1n 5n 20nm1 vcc in out vcc pch l=1u w=20um2 out in 0 0 nch l=1u w=20u.endcload out 0 .75p* lab2d - 5 sta
4、ge driver*.model pch pmos*.model nch nmos.tran 1n 10n.print tran v(1) v(2) i(vcc).global vcc*vin 1 0 pulse .2 3 .5 2n 2n 2n 5n 20n.ic v(1)=5xinv1 1 2 invxinv2 2 3 invxinv3 3 4 invxinv4 4 5 invxinv5 5 1 inv*cd1 6 0 1.75f.subckt inv in out m1 vcc in out vcc PENH l=1u w=20um2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u
5、.ends inv对5个首尾连接的反相器组成的振荡器进行波形仿真。.tran 1n 30n.lib E:chy ttxinv1 1 2 inv1xinv2 2 3 inv1xinv3 3 4 inv1xinv4 4 5 inv1xinv5 5 1 inv2.subckt inv1 in out m1 vcc in out vcc PEPH l=1u w=20u.ends inv1.subckt inv2 in out m2 out in 0 0 NENH l=1u w=20u.ends inv2 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
6、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
7、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:* auCdl Netlist:* * Library Name: zyz* Top Cell Name: lab4* View Name: schematic* Netlisted on: Apr 28 15:50:08 2011*.BIPOLAR*.RESI = 2000 *.RESVAL*.CAPVAL*.DIOPERI*.DIOAREA*.EQUATION*.SCALE METER*.MEGA.PARAM*.GLOBAL vcc!+ gnd!*.PI
8、N vcc!*+ gnd!* Cell Name:.SUBCKT lab4*.PININFORR0 vcc! net5 500 $RPMM0 net5 net5 gnd! gnd! NM W=1u L=10u m=1.ENDS*lab4.OPTIONS POST LIST node.GLOBAL vcc!vcc vcc! 0 3.dc vcc 0 5 MM0 vref vref gnd! nenh W=5u L=1u m=1 vref 500k.print v(Vref) i(mm0) vref r_value.dc r_value 500k 2000k 100.param r_value=1
9、020k wn=5u更改宽长比时:1.当为1X电流镜时*mirror2.libF:hspice0631tt nenh w=5 L=1u m=1 vref r_value $RPMM1 vout vref gnd!vout vout 0 3.dc vout 0 3 .param r_value=1020k .print v(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。 nenh w=5 L=10u m=1 nenh w=20 L=10u m=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
10、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
11、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。*M0 Vref Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM2 Vout Vref 0 0 nenh L=4u W=10uM1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=10uIref VDD Vref 1uvin vin 0 2.dc vin 0 3 1mvdd vdd 0 3.op.print瞬态仿真网表:vin vin 0 s
12、in 1m 1k).tran 1u 10m瞬态仿真图像:失真网表(20mV)vin vin 0 sin 20m 1k).end 失真图像(20mV)栅变宽 网表:M1 Vout Vin VDD VDD penh L=2u W=11u栅变宽图像:正常情况下的网表:正常情况下的图像: *vt vt 0 dc 0 ac 1m.ac dec 100 10 10gc1 vout vt 1 .print ac ro=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;RL vout 0 1meg设计一源随器作为输出级,再在输出
13、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CL vout 0 100p*RL vout 0 1meg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
14、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.tran 10mM
15、M1 vout vin 0 0 nenh W=16u L=1uMM2 vout vout vcc! vcc penh W=2u L=1u.print v(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.dc vin 0 3 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*cs1vin vin 0 ac 20m sin 20m 1k).ac dec 10 100 1000g vcc! penh W=2u L=1uc1 vout 0 1pc2 vin vout 1p.pz v(vout) vin.print ac vdb(vout,vin) vp(vout,vin).print v(vin) v(v
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