【正文】 ：模擬運算放大器設(shè)計流程 “理想”運放具有以下的特性：無限大的輸入阻抗和輸出電流；無限大的轉(zhuǎn)換速率和開環(huán)增益；無噪聲、失調(diào)、功耗浪費和信號失真；無負載、頻率和電源電壓的限制。在簡化的手工分析中，可以使用近似表達式： 運算放大器是模擬電路設(shè)計中用途最廣/最重要的部件，大量的具有復(fù)雜程度的運放被用來實現(xiàn)各種功能：從直流偏置產(chǎn)生到高速放大或濾波。因此，全差分運放雖然能夠抑制噪聲，但也只能是抑制共模噪聲，對差模噪聲全差分也無能為力。為了簡化設(shè)計電路，在設(shè)計要求下具體電路采用了套筒式共源共柵結(jié)構(gòu)。 45 0 50 100代碼可以直接得到不同溫度下的輸出波形。版圖設(shè)計的一般流程如下圖所示： 版圖設(shè)計流程 首先是根據(jù)電路原理圖畫出對應(yīng)的版圖，即把對應(yīng)的器件擺好，完成連線。（3） 可以適當?shù)男薷囊r底的標號。 此外這次綜合實驗還使我學會了如何分析MOS電路設(shè)計中出現(xiàn)的問題，怎么把一個復(fù)雜的問題一步步地剝離出來，找到問題的根源，把幾個交織在一起的問題理順再一個個地解決。 第六章 總結(jié) 感謝帶我們這次實驗的學長、學姐以及一起實驗的同學，學長學姐在差分CMOS運放的設(shè)計中對我們進行了我們?nèi)痰闹笇?，給予了我們很大幫助，這也是我們能夠順利完成這次實驗的關(guān)鍵，同時感謝常老師的指導，以及學校為我們提供了這過得去的實驗場地、儀器和設(shè)備，在此對相關(guān)人員表示衷心的感謝。這些層基本和實際電路中的物理層相對應(yīng)。 交流特性分析由上圖可以看出運放的頻率帶寬為1MHz~10MHz。 MOS分壓電路 輸出級 輸出級采用源極跟隨器，源跟隨器中的電流源的大小取決于運算放大器所需要的吸收電流的能力。盡管如此，折疊式運放比套筒式運放運用的更為廣泛，因為它可以直接接成跟隨形式(折疊式常用于單級運放，兩極運放中，第一級還是常用套筒式運放) ，而套筒式運放不能接成跟隨器形式(僅用作跟隨器時，利用自舉技術(shù)可以解決這一問題)。增益級——這一級的主要作用是提高電壓的增益，如果差分輸入級沒有完成差分到單端的轉(zhuǎn)換，那么這個工作應(yīng)該由這級來完成。實際上，在MOS運放設(shè)計中，大部分的MOS管都是工作在飽和狀態(tài)，因為對于給定的漏極電流和器件尺寸來說，工作在飽和區(qū)可以提供穩(wěn)定的電流和比較大的電壓增益。LEdit以文件、單元、簡單的掩膜的形式描述版圖設(shè)計。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。于1972年由美國加州大學伯克利分校的計算機輔助設(shè)計小組利用FORTRAN語言開發(fā)而成，主要用于大規(guī)模集成電路的計算機輔助設(shè)計。事實上，沒有運放能達到以上所有的特性。運算放大器是具有足夠正向增益的放大器（受控源），當加負反饋時，閉環(huán)傳輸函數(shù)與運算放大器的增益幾乎無關(guān)。然而，相對于單端輸出的運放來說，其噪聲特性還是有較明顯改善的。 套筒式的共源共柵結(jié)構(gòu)電流鏡遵循的原理是：如果兩個相同MOS管的柵源電壓相等，那么溝道電流也應(yīng)該相等。 100mv 時溫度特性 10mv時的溫度特性 100mv、10mv時的溫度特性分析由圖可以看出，在輸入信號為10mv時，輸出電壓在45度時的曲線與其他溫度下的輸出差距較大。但由于版圖的制造精度有限，所以版圖必須滿足一定的要求，這就需要通過版圖設(shè)計規(guī)則來約束。（4） 仿真時還需要加上激勵和電源，另外如果直接仿真會提示沒有MODEL的錯誤，這時還需要將原來的MOS管模型加上才可以進行仿真。 【參考資料】 【1】《一種高增益帶寬CMOS全差分運算放大器》朱小珍 西安電子科技大學 【2】《CMOS運放性能參數(shù)仿真規(guī)范》芯?？萍加邢薰?【3】《CMOS低壓微功耗折疊式共源共柵運放設(shè)計》張靜 江蘇大學 【4】《一種全差動折疊共源共柵的CMOS放大器》王紹清 徐肯 馮勇建 廈門大學【5】《低壓低功耗CMOS模擬運算放大器的設(shè)計與研究》趙增會 河北工業(yè)大學【6】《模擬CMOS集成電路設(shè)計》 Behzad Razavi 著陳貴燦 程軍 張瑞智 等譯西安交通大學出版社 【7】《模擬電路的計算機分析與設(shè)計－PSPICE程序應(yīng)用》高文煥 汪慧 編 著 清華大學出版社 附錄：一、Pspice仿真代碼：原理層次仿真代碼（偏置電壓由直流電壓直接替代）CMOS AMP TESTM1 3 1 16 0 NM W=60U L=2UM2 4 2 16 0 NM W=60U L=2UM3 6 5 3 0 NM W=48U L=2UM4 7 5 4 0 NM W=48U L=2UM5 6 8 9 12 PM W=30U L=2UM6 7 8 10 12 PM W=30U L=2UM7 9 11 12 12 PM W=28U L=2UM8 10 11 12 12 PM W=28U L=2U*mirorr current source*M13 16 17 0 0 NM W=60U L=2U M14 17 17 0 0 NM W=38U L=2UM15 17 17 12 12 PM W=5U L=2UVDD 12 0 5*2 LEVELM10 13 7 12 12 PM W=30U L=2UM12 13 13 0 0 NM W=4U L=2UM9 15 6 12 12 PM W=30U L=2UM11 15 15 0 0 NM W=4U L=2U* voltage bias*VB3 11 0 DC VB2 8 0 DC VB1 5 0 DC *VI1 1 0 AC 1M V1 1 0 SIN(1 50M 10MEG 0 0 0)*VI2 2 0 AC 1MV2 2 0 SIN(1 50M 10MEG 0 0 180).MODEL NM NMOS LEVEL=3 PHI= TOX= XJ=2E7 + VTO= DELTA= LD= KP= + UO= THETA= RSH=+01 GAMMA= + NSUB=+15 NFS=+11 VMAX=+05 ETA= + KAPPA= CGDO= CGSO= + CGBO= CJ= MJ= CJSW= + MJSW= PB=.MODEL PM PMOS LEVEL=3 PHI= TOX= XJ=2E7+ VTO= DELTA= LD= KP= + UO= THETA= RSH=+01 GAMMA= + NSUB=+15 NFS=+11 VMAX=+05 ETA= + KAPPA=+00 CGDO= CGSO= + CGBO= CJ= MJ= CJSW= + MJSW= PB= .OP*.AC DEC 100 10 10MEG*.PARAM X .5M*.STEP PARAM X .5M 50M 5M.TRAN .1US 2US.PROBE.ENDMOS分壓電路中MOS寬長比確定電路CMOS AMP TEST.PARAM AMP=10UM1 1 1 2 0 NM W=4U L=2UM2 2 2 0 0 NM W={AMP} L=2UVDD 1 0 5.MODEL NM NMOS LEVEL=3 PHI= TOX= XJ=2E7 + VTO= DELTA= LD= KP= + UO= THETA= RSH=+01 GAMMA= + NSUB=+15 NFS=+11 VMAX=+05 ETA= + KAPPA= CGDO= CGSO= + CGBO= CJ= MJ= CJSW= + MJSW= PB=.MODEL PM PMOS LEVEL=3 PHI= TOX= XJ=2E7+ VTO= DELTA= LD= KP= + UO= THETA= RSH=+01 GAMMA= + NSUB=+15 NFS=+11 VMAX=+05 ETA= + KAPPA=+00 CGDO= CGSO= + CGBO= CJ= MJ= CJSW= + MJSW= PB= .OP.TRAN 1US 20US.STEP PARAM AMP LIST 2U 4U 14U 15U 30U 50U 60U 70U 75U 90U 100U 120U 140U 150U 155U 158U.PROBE.END最終Pspice仿真代碼CMOS AMP TESTM1 3 1 16 0 NM W=60U L=2UM2 4 2 16 0 NM W=60U L=2UM3 6 5 3 0 NM W=48U L=2UM4 7 5 4 0 NM W=48U L=2UM5 6 8 9 12 PM W=30U L=2UM6 7 8 10 12 PM W=30U L=2UM7 9 11 12 12 PM W=28U L=2UM8 10 11 12 12 PM W=28U L=2U*second level amp*******2 LEVELM10 13 7 12 12 PM W=30U L=2UM12 13 13 0 0 NM W=4U L=2UM9 15 6 12 12 PM W=30U L=2UM11 15 15 0 0 NM W=4U L=2U*mirorr current source*M13 16 17 0 0 NM W=60U L=2U M14 17 17 0 0 NM W=38U L=2UM15 17 17 12 12 PM W=5U L=2UVDD 12 0 5* voltage bias**********vb3************M16 11 11 12 12 PM W=60U L=2UM17 11 0 0 12 PM W=2U L=2U*********vb2************M18 12 12 8 0 NM W=4U L=2UM19 8 8 0 0 NM W=18U L=2U*********vb1************M20 12 12 5 0 NM W=4U L=2UM21 5 5 0 0 NM W=30U L=2U ********VINB1**********M22 1 1 12 12 PM W=2U L=2UM23 1 1 0 0 NM W=68U L=2U********VINB2**********M24 2 2 12 12 PM W=2U L=2UM25 2 2 0 0 NM W=68U L=2UC1 1 20 100PC2 2 21 100P *V1 20 0 SIN(0 5M 10MEG 0 0 0)*