西工大cmos实验报告六.doc

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1、实验课6运放设计（二）运放原理图如下所示：改变运放参数，采用所给工艺仿真，观察指标变化，分析原因（列公式）。直流点取3V。（典型情况仿真，每次仿真只改变一组参数以便对比，仿真完成改回初始参数再进行下一组。）不改变运放参数时，可仿真得到相关指标如下所示：由仿真图可得出：直流增益，增益带宽，相位裕度PM=67°由仿真图可得：正摆率，负摆率分析：对于两级运放电路有：1.直流增益，且有2.增益带宽3.摆率4.输出极点5..RHP零点6.相位裕度PM=因为单位增益频率为GB，用GB代替w可得到：（1）偏置

2、电流I5，W5/L5:4u/1u->16u/1u，仿真直流增益、GB、SR；仿真结果如下：由仿真图可得到：直流增益，增益带宽，正摆率，负摆率分析：①由公式，可知当W5/L5:4u/1u->16u/1u时，增大，所以I5增大，从而由增益公式可知Av减小；②又有,可知gm1随I5增大而增大，从而可得增大；③且也随着I5的增大而增大。（1）偏置电流I7，W7/L7:50u/1u->12.5u/1u，仿真直流增益、PM；仿真结果如下：由仿真图可得到：直流增益，相位裕度PM=55°分析：①由公式可知当W7

3、/L7:50u/1u->12.5u/1u时，减小，所以I7减小→I6减小，从而由增益公式可知Av增大；②又I6减小→gm6减小→减小，Av增大，带入公式，可得相位裕度PM的值减小。（2）W1/L1,W2/L2:10u/1u->40u/1u，仿真直流增益、GB；仿真结果如下：由仿真图可得到：直流增益，增益带宽分析：①由公式可知：当W1/L1,W2/L2:10u/1u->40u/1u时，因为增大，所以gm1增大，则由增益公式，可知Av增大；②且由可知GB也增大。（4）W1/L1,W2/L2:10u/

4、1u->40u/4u，仿真直流增益：仿真结果如下：由仿真图可得：直流增益分析：由沟道长度调制效应可知：λ随着沟道长度L的增大而减小，所以当W1/L1,W2/L2:10u/1u->40u/4u时，虽然两个管子的宽长比没有变化，但是两个管子的沟道长度增大，，从而由增益公式可知Av增大。（5）W3/L3,W4/L4:5u/1u->50u/10u，仿真直流增益仿真结果如下：由仿真结果可得：直流增益分析：与（4）分析同理，当W3/L3,W4/L4:5u/1u->50u/10u时，有，从而由增益公式可知Av

5、增大。（6）W6/L6:100u/1u->25u/1u，仿真直流增益、PM仿真结果如下：由仿真结果可得：直流增益，相位裕度PM=47°分析：①将公式带入增益公式可得，所以当W6/L6:100u/1u->25u/1u时，有减小，则增益Av减小；②Av减小，且W6/L6:100u/1u->25u/1u，(W/L)6减小→gm6减小→减小，由公式，可得PM应增大！（注：老师，该处分析结果与仿真结果相反，但是研究了好久，没有弄明白原因？仿真结果检查已无误，不知道是不是分析错了！）（7）W7/L7:50u

6、/1u->100u/2u，仿真直流增益仿真结果如下：由仿真结果可得：直流增益分析：同上，由沟道长度调制效应可知：λ随着沟道长度L的增大而减小，所以当W7/L7:50u/1u->100u/2u时，管子M7的沟道长度增大，，从而由增益公式可知Av增大。（8）CC:3p->1p，仿真GB、PM、SR仿真结果如下：由仿真结果可得：增益带宽，相位裕度PM=45°正摆率，负摆率分析：①由公式可知：当Cc:3p->1p时，Cc减小，所以GB增大；②又有公式，可知SR也增大；③由于增益Av不变，而Cc:3p->

7、1p，Cc减小→零点↑，则导致相位裕度PM减小。（9）CL：10p->20p，仿真PM、SR仿真结果如下：由仿真结果可得：相位裕度PM=55°正摆率，负摆率分析：①由仿真结果可知，当CL：10p->20p时，SR并没有变化；②增益Av不变，而当CL：10p->20p时，CL增大→↓，带入相位裕度公式，可得PM减小。附录：sp源文件（1）①W5/L5:4u/1u->16u/1u，仿真直流增益和GB的仿真------------------------------------------------

8、---------------------.************************************************.lib'.HSPICE.LIB'TT.lib'.HSPICE.LIB'TT_MIP*************************************************.SUBCKTOPAvddvssvinpvinnvoutM3pgpgvddvddPENHW=5uL=1uM4vout1pgvddvddPENHW=5uL=1uM1pgvinn