【正文】 n .prot .lib ‘LIB_PATH\’ tt .unprot .option post probe .probe dc v(vo1) v(vo) .op .dc v_vdc *.trans 10ns 200ns 20ns *.ac dec 10 1k 100meg $sweep rzv 0 2k .para rzv=1k ccv=1p clv=1p .inc ‘NETLIST_PATH\’ .end 粗掃 直流掃描 vo vo1 dvo 對 vo求導 小信號增益Gain = d(vo)/d(v_vdc) 確定精掃掃描范圍 直流掃描 對 vo求導的操作步驟 1中鍵拖動 2中鍵拖動 3定義結果名回車 derivative 直流掃描 Ota simulation .prot .lib ‘LIB_PATH\’ tt .unprot .option post probe .probe dc v(vo1) v(vo) .op .dc v_vdc *.trans 10ns 200ns 20ns *.ac dec 10 1k 100meg $sweep rzv 0 2k .para rzv=1k ccv=1p clv=1p .inc ‘NETLIST_PATH\’ .end 精掃 直流掃描 對于增益要求 G0，存在對應的輸出 swing range， 若用小信號增益 gainG0作為 swing range，則一定滿足增益要求 例如 G0=500，則根據(jù)下圖其 swing range ? (, ) 若取輸出中心電壓為 vdd/2，而令vo=vdd/2時，可測得此時v_dc= 故 ota的 系統(tǒng)失調 ： Vos= nonlinear Smallsignal gain 交流掃描 Ota simulation .prot .lib ‘LIB_PATH\’ tt .unprot .option post probe .probe ac v(vo1) v(vo) vp(vo) .op *.dc v_vdc *.trans 10ns 200ns 20ns .ac dec 10 1k 200meg $sweep rzv 0 2k .para rzv=0 ccv=1p clv=1p .inc ‘NETLIST_PATH\’ .end 表示沒有補償電阻 Rz 將 v_vdc值設為： V_Vdc vip 0 交流掃描 GBW= 相位裕度 直流 smallsignal gain 交流掃描 單位增益帶寬 GBW ? gm1/(Cc+CGD3) 主極點 ?p1 ? 1/[Ro1gm3Ro(Cc+CGD3)] 第二極點 ?p2 ? gm3/(CL+Co) 零點 ?z ? 1/[(Cc+CGD3)(gm31Rz)] 查看 .lis文件 可知 gm3 ? 2m gm1 ? gm1b ? 由于零點的作用，相位裕度從 60多度減小至 39度！ gm1為輸入管 M_U1的跨導 gm3為第二級輸入管 M_M3的跨導 交流掃描 Ota simulation .prot .lib ‘LIB_PATH\’ tt .unprot .option post probe .probe ac v(vo1) v(vo) vp(vo) .op *.dc v_vdc *.trans 10ns 200ns 20ns .ac dec 10 1k 500meg sweep ccv 0 5p 1p .para rzv=0 ccv=1p clv=1p .inc ‘NETLIST_PATH\’ .end 分析 miller補償效應 交流掃描 增加 Cc， ?p1 向下移動，GBW減小相位裕度增加 增加 Cc到 5p時， 相位裕度增加到約 59度，而 GBW已經減小到 ! 交流掃描 Ota simulation .prot .lib ‘LIB_PATH\’ tt .unprot .option post probe .probe ac v(vo1) v(vo) vp(vo) .op *.dc v_vdc *.trans 10ns 200ns 20ns .ac dec 10 1k 500meg sweep rzv 0 2k .para rzv=0 ccv=1p clv=1p .inc ‘NETLIST_PATH\’ .end 分析零極點抵消效果 加 Rz，可減弱零點的作用，提高相位裕度；當達到零極點抵消時，應滿足： Rz ? (CL+Cc)/(gm3Cc) 得出 Rz ? 1k 交流掃描 Rz增加到 ， 相位裕度增加到約 55度，GBW約 76MHz Rz增加到 1時， 相位裕度增加到約 67度，GBW約 103MHz 噪聲分析 Ota simulation .prot .lib ‘LIB_PATH\’ tt .unprot .option post probe .probe ac v(vo1) v(vo) vp(vo) .op *.dc v_vdc *.trans 10ns 200ns 20ns .ac dec 10 1k 500meg $sweep rzv 0 2k .noise v(vo) v_vac 10 .para rzv=1k ccv=1p clv=1p .inc ‘NETLIST_PATH\’ .end 分析熱噪聲 噪聲分析 .lis文件中會給出每一個頻率采樣點上的噪聲頻譜密度，以及從開始頻率到該頻率點的等效噪聲電壓等 找到如下一段： **** the results of the sqrt of integral (v**2 / freq) from fstart upto hz. using more freq points results in more accurate total noise values. **** total output noise voltage = volts **** total equivalent input noise = 注意 .lis文件中各個 MOS元件的噪聲大小對比，并根據(jù)電路圖進行對應的分析 還可以改變 Cc的值，來看總的等效輸入噪聲有什么變化 失調分析 系統(tǒng)失調之外的失調主要來源：輸入差分對 u1和 u電流鏡 m1和 m2的失配 ? U1, u2電壓失調為： ? M1, m2帶來的失調為： Ng s NtNos WWVVV ?????? ????21?????????????? ?????? ????mNmPPgs PtPos ggWWVVV *22ΔVt, ΔW為元件間的閾值電壓和跨導之差 失調分析 晶體管隨機失配 ? 在良好的版圖設計條件下 ? 閾值電壓 (mV) ? 柵寬 (u) ? 均與柵面積的平方根成反比 M W Lts oxV t?M W LWs W ??NMOS: tox=+toxn PMOS: tox=+toxp toxn, toxp的值與model的 corner有關，在 tt情況下，toxn=toxp=0 根據(jù)類似工藝的一個估計值 tox的單位為 e10 在 MOS晶體管的參數(shù)中考慮失配 例：原有的 W=12u, M=2 修改為 W=‘12u+12u**alfa/sqrt(2*12um*5um)’ M=2 delvto=‘*alfa/sqrt(2*12um*5um)’ 這里 alfa為 (0,1)高斯分布變量 依次將網表 失調分析 失調分布分析 Ota simulation .prot .lib ‘LIB_PATH\’ tt .unprot .option post probe .probe dc v(vo1) v(vo) .op .dc v_vdc sweep monte = 30 *.trans 10ns 200ns 20ns *.ac dec 10 1k 500meg $sweep ccv 0 5p 1p *.noise v(vo) v_vac 20 .para rzv=1k ccv=1p clv=1p alfa=agauss(0,3,3) .inc ‘NETLIST_PATH\’ .end 用 montecarlo仿真來分析失配導致的失調分布 失調分布分析 30次 montecarlo仿真結果 由此可見 ota的失調分布可達 (10mV~10mV) 可增大晶體管來減小 Vos，但是會帶來速度問題 壓擺率分析 在輸入端輸入一個較大的脈沖信號，以觀察輸出端的電壓擺率 在 V_vac的定義換成： V_vpulse vin 0 PULSE 2 3 20ns 100n 200n 壓擺率分析 Ota simulation .prot .lib ‘LIB_PATH\’ tt .unprot .option post probe .probe tran v(vo1) v(vo) .op *.dc v_vdc sweep monte = 30 .trans 1000ns *.ac dec 10 1k 500meg $sweep ccv 0 5p 1p *.noise v(vo) v_vac 20 .para rzv=1k ccv=1p clv=1p $alfa=agauss(0,3,3) .inc ‘NETLIST_PATH\’ .end 用瞬態(tài)仿真來分析ota輸出 slew rate 壓擺率分析 壓擺率仿真結果 由右圖可測得ota的上升和下降壓擺率分別為 146V/us和 132V/us Problem: 在電路圖中如何分析上升和下降壓擺率？將結果與仿真結果進行對比 模型 corner仿真 在 V_vpulse的定義換回來： V_Vac vin 0 DC AC 1V 0 模型 corner仿真 Ota simulation .prot .lib ‘LIB_PATH\’ tt .unprot .option post probe .probe dc v(vo) .op .dc v_vdc $sweep monte = 30 *.trans 1000ns *.ac dec 10 1k 500meg $sweep ccv 0 5p 1p *.noise v(vo) v_vac 20 .para rzv=1k ccv=1p clv=1p $alfa=agauss(0,3,3) .inc ‘NETLIST_PATH\’ .end 做 DC掃描，分析各種 corner下的增益和失調的變化 模型 corner仿真 在 .end前插入 .alter語句，如下： Ota simulation …… .alter .lib ‘LIB_PATH\’ ff .alter .lib ‘LIB_PATH\’ fs .alter .lib ‘LIB_PATH\’ sf .alter .lib ‘LIB_PATH\’ ss .end 模型 corner仿真 tt tt ff ff fs fs sf sf ss ss Ff時增益最小， ss時增益最大，查看 ，對這種現(xiàn)象給出解釋 Vo=vdd/2分別對應于 V_vdc為： 模型 corner仿真 Ota simulation .prot .lib ‘LIB_PATH\’ tt .unprot .option post probe .probe ac v(vo) vp(vo) .op *.dc v_vdc $sweep monte = 30 *.trans 1000ns .ac dec 10 1k 500meg $sweep ccv 0 5p 1p *.noise v(vo) v_vac 20 .para rzv=1k ccv=1p clv=1p $alfa=agauss(0,3,3) .inc ‘NETLIST_PATH\’ .end 知道了各種 corner下的失調后，就可以設置V_vdc做 AC掃描，分析各種 corner下的增益和GBW的變化 模型 corner仿真 …… .alter V_Vdc vip 0 .lib 39。f:\spice\userlib\39。 ff .alter V