西工大cmos实验报告六.doc

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： 偏置电流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。 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/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。 W1/L1,W2/L2: 10u/1u -40u/1u，仿真直流增益、GB； 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/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 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/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 -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 --------------------------------------------------------------------- .2012303527 **********************