華中科技大學(xué)-ic課程設(shè)計實驗報告(比例放大器設(shè)計)-文庫吧
2025-05-08 18:12 本頁面
【正文】 成電流源負(fù)載。電流 Io 提供差分放大器的偏置電流。其中 MM2 參數(shù)全同，MM4 參數(shù)全同。 ，設(shè)所有管子都工作在飽和區(qū)，如果 Vgs1=Vgs2，由對稱性，Id1=Id2=Id3=Id4。差分放大電路的輸入輸出有許多組合，本設(shè)計僅采用雙端輸入單端輸出，因而本文僅對這種情況簡要介紹。當(dāng)從 Vi1 輸入差模信號，Vi2=0（交流小信號） ，設(shè) Vgs1 增大，則相應(yīng) Id1 變大，Id2 變小，輸出電壓 Vo=Id2*Ro；當(dāng)輸入共模信號，Vgs1 恒等于 Vgs2，則 Id2 不變，輸出電壓也不變。這樣就相當(dāng)于差模輸入放大，而共模輸入抑制。下面對具體參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。 工藝參數(shù)提取 重要工藝參數(shù)并沒有在本設(shè)計使用的 工藝庫中直接提供，需要提取。工藝庫提供的參數(shù)為：Tox= m Un= +02 Up= +02 圖 14cm^2/(VS) cm^2/(VS)由 0oxoxCt?? K= Cox 得 20,4?NPK為求 ?值，需要對單個 MOS 管進(jìn)行輸出特性仿真。仿真電路如下： 得到如下曲線由 2 2()(1)()(1)oxgsthDdsgsthdsCWVWI KVLL????????? K 已知 取 W\L=1，固定 Vgs，則在飽和區(qū)取兩數(shù)據(jù)點可得仿真單個 nmos 管特性 vgs = vth= vds id Kn=200 lambdan=M1 V10VdcV30Vdc5 仿真單個 pmos vgs = vth= vds id Kp=44 lambdap=.,1.?pn? 理論推導(dǎo)與計算 對于上圖所示差分放大器，電壓增益為 )4|2(10rgmVAido?其小信號等效電路如下：列出電路的傳遞方程： )(2])21()2[(20 oPNmLoNmoPAoNPLAoNPi rgsCrgrCrsCrV ????第一極點 LoPmoPAoNNmp rgrrw)21()2(1 ???可近似為6LoNPpCrw)|(11?,因為 12?oNmPrg.在達(dá)到第一極點之前，從傳遞函數(shù)知增益恒定，當(dāng)接近第一極點時，電路的增益開始下降，在 ω= 1pw時，增益下降 3db，之后增益以 20db/dec 的速度開始下降，直到接近第二個極點。對于一級放大而言第二極點的影響可以暫時不考慮。由 LoPNCrf)|(21?? 又 DpoPDnoNIrIr????1, pnoI)(1|???則 f1 由 λ、負(fù)載電容 L、電流 D共同決定，其中 Cl 不變，λ 為工藝限制參數(shù)，則 f1 只能由 Id 決定。取 ?（參考文獻(xiàn)【1】 ） )(210pnGSTA???=200該設(shè)計最小增益應(yīng)該為 10 倍，帶寬 100MHZ，GBW=10^9則 f1=GBW/A0=5MHZ本設(shè)計取取 f1 為 10MHz， LC=5pf，則 DI=，則根據(jù)上式計算可得DpnoPNIr)(1|???=320?。最后，由于 和 1GSTV都已確定?？筛鶕?jù) MOS 管在飽和區(qū)的電流特性 2)(TSDLWKI??分別得出 M1，M2 的寬長比為 ?,M3，M4 的寬長比為 350WL?。（注：本文未作特殊說明處均取 L=1um）此電路中用作恒流源電流等于兩支路電流之和， ?.7 仿真網(wǎng)表見附錄。電路如圖：V D DM 3 M 4M 2M 1I b i a sV i 1 V i 2G N D323結(jié)果如下：靜態(tài)工作點(略去不關(guān)心的參數(shù))**** mosfets subckt element 0:m1 0:m2 0:m3 0:m4 model 0:n_33 0:n_33 0:p_33 0:p_33 region Saturation Saturation Saturation Saturation id vgs vds ****** ac analysis ****** freq volt db volt phase vo vo 8
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