模拟CMOS共源放大器.docx

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模拟CMOS共源放大器

华侨大学电子工程系

集成电路设计与分析实验B

（模拟集成电路分析与设计课程实验）

实验（四）

单级电流源负载共源放大器设计

华侨大学厦门专用集成电路系统重点实验室

-2011-

集成电路设计与分析实验B（四）

一、实验目的

1.熟练掌握使用CadenceVirtuosoADE5.1.41软件进行原理图的编辑

2.使用器件设计参数表格的数据进行电路设计

3.掌握电流源负载的共源放大器的设计方法

二、实验软件：

CadenceICVirtuosoADE5.1.41

三、实验要求：

实验前请做好预习工作，实验后请做好练习，较熟练地使用Virtuoso软件对原理图进行编辑并熟练掌握常用的几种低频模拟电路的分析方法。

集成电路分析与设计实验B（四）

教学任务

电流源负载共源放大器设计

学时

2

教学目标

专业能力：

1.熟练掌握原理图编辑软件的使用

2.使用设计参数进行电路设计

3.熟练掌握共源放大器的设计方法

教学内容

1.CadenceADE5.1.41进行共源放大器设计

2.CadenceADE5.1.41进行电路性能分析

重点

电流源负载的共源放大器设计

难点

电流源负载的共源放大器设计

第一部分单级共源放大器设计

已知：

VDD=3.3V，I=100uA

要求：

Av>30dB,输出摆幅>2V

1.1单级共源放大器设计

一、参数估算

1.根据输出摆幅的要求，分配NMOS和PMOS的过驱动电压，电路如图1所示，

2.估算共源放大器增益

由此可知，电流源负载的共源放大器小信号增益只和过驱动电压和放大级的沟道长度调制系数有关，选择合理的过驱动电压和沟道长度调制系数使其满足设计要求。

选择的输入管的过驱动电压为0.35V，L取1um时即可满足设计要求。

2.估算静态工作电压：

共源放大器的输入电压

输出节点的静态工作点

3.验证增益是否满足设计要求：

查表1.2可知，此时NMOS的

，PMOS

4.估算器件宽长比，查表1可知：

二、仿真验证：

1.静态工作点仿真结果如图2.2所示，仿真结果显示，需要微调器件的宽长比满足静态工作点要求：

（如将NMOS9/1调成9.3/1将输出点电压下移）

2．输出电压摆幅仿真结果如图2.3所示：

设置仿真时不需要从0扫到VDD，只需要在静态工作点附近

（注意start-stop和center-span区别）

3.跨导

，所以可以先扫描出I-VG曲线

然后在Tools中选择Calculator…工具（计算器）

如下图所示：

点击wave然后在显示的波形中选择你需要进行数学处理的曲线，如

选择后计算器中会有显示如本例中（IS（“M0/D””/home/hww/…”））

接着对该曲线进行处理，需要对其微分，在计算器中SpecialFunctions下拉菜单中选择Deriv

选择完成后，计算器中如下所示：

最终需要将其显示出来：

在ADE中OUTPUTs选择Setup…

如下图所示：

选择GetExpression

选择OK后，该波形将进行数学处理（本例：

微分处理）显示出来：

点击PlotOutputs将显示处理完的波形，本例为跨导：

输入为900mV时跨导为320uA/V。

4.输出电阻

，所以先对I1进行DC分析，扫描出Vout的曲线，然后对Vout曲线进行微分，得出输出电阻曲线：

5.增益

对共源放大器进行AC分析（详见实验2）

实际放大倍数为70倍，等效37dB.

dB=20*log（放大倍数），如100倍=40dB,1000倍=60dB

思考题1：

在上述方案中Av=37dB远大于预定值30dB，如何通过调整参数的方法和步骤使Av接近于目标值，从而获得更大的带宽？

三、重新估算以下电路，并仿真验证

已知：

VDD=3.3V，I=100uA

要求：

Av>30dB,输出摆幅>1V

实验要求：

课堂实验要求完成一、二部分，并检查

第三部分可以课后完成。

实验报告电子版提交，包含第一部分、第二部分和第三部分。

提交时以附件形式请发至以下邮箱：

（实验登记以本邮箱为准，发至其他邮箱不予登记）

hww19830214@

邮件题目请标注个人学号和实验名称。

实验报告电子版请用Word完成，仅支持Word2003版本.doc格式。

使用Word2007的同学请将文件转换成Word2003能够打开的格式。

附件名称请按以下格式：

姓名-学号-实验名称.doc。

因命名原因找不到附件造成漏登记，责任自负。