介绍CMOS集成电路设计仿真软件的使用

1、电路模拟实验专题实验文档微电子中心王永生、简介本实验专题基于 SPICE (Simulation Program With Integrated Circuit )仿真模拟， 讲授电路模拟的方法和 spice仿真工具的使用。SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、 HSPICE、SPECTRE、 ELDO ,免费版本的 WinSPICE , Spice OPUS等等，其中 HSPICE和SPECTRE功能更为强大，在集成电路 设计中使用得更为广泛。因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE作为主要的仿真工具，进行电路模拟方法和技巧的训练。参加本实验专题的人员应具备集成电路设计基础

2、、器件模型等相关知识。二、Spice基本知识(2)无论哪种spice仿真器，使用的spice语法或语句是一致的或相似的，差别只是在于形 式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。因此这里简单介绍一下spice的基本框架，详细的spice语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明文档。首先看一个简单的例子，采用 spice模寸M MOS管的输出特性，对一个 NMOS管进行输 入输出特性直流扫描。 Vgs从1V变化到3V,步长为0.5V; Vds从0V变化到5V,步长为 0.2V ;输出以Vgs为参量、Id与Vds之间关系波形图。*Output Characteristics for NMO

3、SM1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0uVGS 1 0 1.0VDS 2 0 5.op.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5.plot dc -I(vds).probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.end描述的仿真电路如下图,图2-1 MOS管输入输入特性仿真电路图得到的仿真波形图如下图。mA vds#branchsveapV从这个简单的spice程序中可以知道spice电路描述的主要组成部分。（1） 标题和电路结束语句在输入的电路描述语句中输入的第一条

4、语句必须是标题语句，最后一条必须是结束语 句。在本例中，一标题*Output Characteristics for NMOS.end一结束语句（2） 电路描述语句电路描述语句描述电路的组成和连接关系，包括元器件、激励源、器件模型等描述，另外，如果电路是层次化的，即包含子电路，电路描述部分还包括子电路描述( .subckt)。在描述元器件时，要根据类型，采用不同的关键字作为元件名的第一个字母，元器件关键字见下表。如本例中， NMOS管的描述为：M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u表示的意思为：元器件关键字x D G S B模型名宽=* 长=xx其中D:漏结点；G:栅结点；S

5、:源结点；B:衬底结点。器件模型描述电路中所使用的器件的spice模型参数，语句为.model。如在本例中,.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7其中MNMOS为模型名，以便在元器件调用时使用，NMOS为模型的关键字。兀器件关键字电阻R电容C电感L二极管DNPN或PNP双极型晶体管QN沟或P沟结型场效应晶体管JN型或P型MOS场效应晶体管MGaAs场效应晶体管B电压控制开关S电流控制开关W互感K激励源说明供激励用的独立源和受控源，比如： V:独立电压源；I:独立电流源;E:电压控制电压源；F:电流控制电流源

6、；G:电压控制电流源；H:电流控制电压源,（3） 分析类型描述语句分析类型描述语句说明对电路进行何种分析。比如，直流工作点（ .op）,直流扫描 分析（.dc）,交流分析（.ac）,噪声分析（.noise）,瞬态分析（.tran）等等。（4） 控制选项描述语句控制选项用于描述 spice仿真时的相关控制选项，一般在 .option内进行设置，另外还有打印及输出控制选项（.print、.plot、.probe）等等现将整个spice程序例子标注如下:*Output Characteristics for NMOS M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0uVGS 1 0 1.0VD

7、S 2 0 5.op一标题一元器件描述（模型名为MNMOS的场效应MOS管M1, 漏结点2、栅结点1、源结点0、衬底结点0, 栅宽5um,栅长1um）一激励源描述（连接在1和0结点之间的1V独立电压源） 一激励源描述（连接在1和0结点之间的5V独立电压源）一分析类型描述，直流工作点分析.dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5.plot dc -I(vds).probe*model.MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.end一分析类型描述，直流扫描分析 (Vgs从1V变化到3V,步长为0.5V;

8、 Vds从0V变化到5V,步长为0.2V)一控制选项描述，打印声明一控制选项描述，打印输出一器件模型描述，定义模型名为MNMOS 的NMOS类型的模型一结束语句三、Hspice 电路仿真(1+3)HSPICE的输入网表文件通常为.sp文件，输出文件有运行状态文件.st0、输出列表文件.lis、瞬态分析文件.tr、直流分析文件.sw、交流分析文件.ac等，输出文件有运行状态文件.st0 和输出列表文件.lis在每次hspice运行后均有出现，其他的输出文件视spice程序中选择的分析类型而出现，并且可以在波形显示工具中显示，如 Avanwaves、cosmos scope等。输入spice网表(

9、程序)文件和库输入文件能够由一个线路网表转换器或用一个文本编 辑器产生。1 .写输入网表文件的规则输入网表文件的第一个语句必须是标题行，最后一个语句必须是.END语 句，它们之间的语句次序是随意的，除非是续行(行首有“ 十 ”的行)必须接在要接下去的行后面。注释 行以*打头，可加在文件中的任何地方。2 .输入文件的编辑(a)HSPICE采用自由格式输入。 语句中的域由一个或多个空格，一个Tab, 一个逗号，一个等号或一个左/右圆括号分开。(b)除UNIX系统中的文件名外，不予区分大写或小写字母。(c)每行语句长度限于80个字符以下。(d)一个语句如在一行写不下，可以用续号继续下去。续行以“+”

10、作为第一个非数值、非空格字符。(e)输入网表文件不能被“打包”，也不能被压缩。输入网表文件中不要采用特殊的控制字符。1 . Invocation2 Run scrip(3 .1 iccnsmg4. Simulation configuration5. Design inputC>>. Library input7. Operating pointI in da I Nation8. Multipoint analysis9. Single point analysis10. Worst ease ALTER11. Clean up图3-1 Hspice的模拟流程1、工具的使用Hsp

11、ice可以采用命令行或图形界面的方式执行，命令行的方式如下,hspice 输入文件不生成lis文件，lis文件的内容打印到屏幕上。hspice -i 输入文件 -o输出文件名生成以输出文件名命名的lis文件。相对方便的方式是采用图形界面的方式，如下图3-2 hspice仿真图形界面按Simulate执行仿真，之后，采用 Avanwaves或Cscope来显示波形，分别如下,图3-3 Avanwaves波形查看软件界面四 CcdmoiStope fTMiFil¥ Edir Grapfi 54gM Aids Tools. Window Help «；国 却.0 把？争 片,二后

12、目湎回* DSHHSigiidl MdndgtfrFife Elrtle SgnslsniBildeliCl) demo图3-4 Cosmos Scope波形查看软件界面2、基本电路分析卜面以下图所示的电路为例子，说明 hspice的基本仿真方法。图3-5 一个基本的共源级放大器的例子此电路为共源级放大器，负载为电流源，电流源采用电流镜实现， 偏置为电阻与电流镜实现的简单偏置。各结点号已标注在图中，其中 GND的默认结点号为0结点。2.1直流仿真图中电路的直流仿真 spice程序如下，* DC analysis for AMPM1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3

13、4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uR1 3 0 100KCL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0Vin 1 0 DC 5.0.op.dc Vin 0 5 0.1.plot dc V(2) .probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U+LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U+LAMBDA=0.05 GAMMA=0.57 PHI=0.8 .end.op是分析直流工

14、作点的语句。此语句在进行电路直流工作点计算时，电路中所有电感 短路，电容开路。值得注意的是，在一个 HSPICE模拟中只能出现一个.OP语句。.dc是直流扫描分析。该语句规定了直流传输特性分析时所用的电源类型和扫描极限。在直流分析中，.DC语句可进行a,直流参数值扫描b.电源值扫描c,温度范围扫描d,执行直流蒙特卡罗分析（随机扫描）e,完成直流电路优化f,完成直流模型特性化,DC语句具体格式取决于实际应用需要，下面给出了最常用的应用格式：,DC varl START=start1 STOP=stop1 STEP=incr1在本例中，,dc Vin 0 5 0,1 ,输入端的电压源 Vin从0V

15、变化到5V,步长为0,1V。,DC语句可以采用嵌套的形式，比如，,DC var1 START=start1 STOP=stop1 STEP=incr1 var2 START=start2 STOP=stop2 STEP=incr2下面是做温度扫描的例子，,DC TEMP -55 125 10卜图是此电路的直流扫描结果。可见在11.12V区域内是此放大器的高增益区。7 -i_- -!- - - - - - - - - -_- _ _ _-_1_11-"""" JJ _ . .L1口5Cfr. i1,523 5'.'o.tftj4 ；： Q1

16、Z t'JIX-TE)2.2交流仿真图中电路的交流仿真 spice程序如下,* AC analysis for AMPM1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uR1 3 0 100KCL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0Vin 1 0 DC 1.07 AC 1.0.op.ac DEC 20 100 100MEG* .plot ac VDB(2) VP(2).probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VT

17、O=0.7 KP=110U +LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U +LAMBDA=0.05 GAMMA=0.57 PHI=0.8 .end交流仿真结果GraphO(dBV)2.3 瞬态仿真图中电路的瞬态仿真 spice程序如下* TRAN analysis for AMPM1 2 1 0 0 MOSN w=5u l=1.0uM2 2 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uM3 3 3 4 4 MOSP w=5u l=1.0uR1 30 100K* CL 2 0 5pVdd 4 0 DC 5.0Vin

18、1 0 DC 1.07 sin(2 2 100KHz).op.tran .1u 10u* .plot tran V(2) V(1).probe.option list node post*model.MODEL MOSN NMOS VTO=0.7 KP=110U +LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7.MODEL MOSP PMOS VTO=-0.7 KP=50U +LAMBDA=0.05 GAMMA=0.57 PHI=0.8 .end大信号瞬态仿真结果:GraphOt改为小信号时，注意偏置值的选取。Vin 1 0 DC 1.07 sin(1.07 0.0001 100K

19、Hz)GraphOt通过瞬态仿真，可见小信号增益为50倍，约为34dB,和AC仿真结果进行对照，看以发现结果是一致的。同样，相位的结果也是一致的。2.4 练习采用本实验提供的某工艺的BSIM模型文献(mix025_1.l)对上述电路的上述分析分别 重新进行仿真，并总结出仿真结果。提示：模型文件可以采用.lib在仿真文件里进行引用。注意：由于更换的模型参数，即更换了工艺，因此电路的性能参数发生了变化，特别要注意的是输入偏置的设置。四、Spectre电路仿真（1+3 ）Cadence公司的Spectre仿真器的实质和 HSPICE等spice仿真软件是一样的，但由于集成了 cadence的ADE仿

20、真集成环境，可以在图形界面下操作，使用更为方便和直观一些， 比如，不用写spice的网表程序，可以在 schematic view中绘制电路图。这里仍以图3-5的电路作为例子，讲解工具的使用和基本电路分析的方法。1、工具的使用1.1编辑电路图（schematic ）启动cadence的设计环境平台，在命令行提示符（$）下执行,$ icfb &首先建立一个设计库，tools -> library manager , File -> New -> Library,* Liibrlry Aridjugcr: Directorymjlbertlrlini ng/iMpic.e

21、_Lab&File TudhLaadinq1 sue Loading $cb"Laadingi at 1 Lo-sidirigi sei EHD QF E TL在 Name 内添上 lab1, ok 后，选择 Don't need a techfile ,然后 ok。e for New LibraOK CancelHelpTechnology File for library "labl"It you will be cnesding mask layout or other physical data in this library, you w

22、ill need a tech nolo yy file. If you plan tn use only schematic or HDL data, a technology file is not required.You can: Compile a new techfileAttach m an existing technie Don't need a techfile这样就建立了一个设计库。这里之所以不选择编译techfile ,是因为我们只进行电路的设计和仿真，如果还有设计电路的版图，则根据选择的工艺厂家的techfile来进行编译。然后，在设计库里建立一个schemt

23、ic view ,在 Library Manager 菜单 New-> cell view ,填入amp1, view name选schematic：,然后ok,则会出现电路图的编辑界面。插入元器件）选择 analogLib中的nmos4、pmos4、res、cap等器件。HoUteUpsMe IDowhJ SIhjw Categun的与Alkrs.Jiuhfiv jMedel nameMultiplierWlhLengthhljrafyrutosnnci34wEL aiiLva cda-Sfiice hspiceD hspiceS spsctis spectreS synitolDra

24、in diffusion areaEm.a.lagLLbmtluiBn2poxt. n3pgrt MpQft nbsiii flbsUf njfetnne：34USfthm 口加.fl匕物才 BikdEHiibaitalngLibbaiiec laDefTe-chL ib EuiictLoxiaL LabitELibv Add InstanceIMbdfi CancelColuniRS £Uljr?jrymdlQ 小通Hrowse即RowsLibrairy_Browse ，*dd 版/tangR形成如下电路图，然后 check and save,如下图。virtLioso Sc he

25、matic Editing: lablStatus: ReallyTools Design Winctow Edit Adri Check. Sheet Options Migrateit,mouse L. schS inqleSele c tPt ()M ： schHiMouaeP 叩Up ()R： schZoonf it(l. 0 Ol 9)and:Ra r=100下面做这个放大器的 symbol, Design->Create Cellview -> From Cellview ,在弹出的界面， 按ok后出现symbol Generation options,选择端口排放顺序

26、和外观，然后按 ok出现symbol 编辑界面。按照需要编辑成想要的符号外观，如下图。保存退出。下面建立仿真的电路图cut_amp1。方法和前面的“建立 schemtic view”的方法一样，但在调用单元时除了调用analogLib库中的电压源、（正弦）信号源等之外，将此放大器（labl中的ampl）调用到电路图中，如下图。F图是添加输入激励源的设置oAdd Instance在 schematic 编辑界面，选择 Tools-> Analog Environment , 出现 Virtuoso Analog Design Environment (ADE),如下图在ADE中，设置仿真器

27、、仿真数据存放路径和工艺库，具体地，setup->Simulator/Directory/Host 中选择 simulator 为 spectre , project Directory 改 为./simulation。Setup->Model Libraries 中 Model Library File 找至1J sm046005-1j.scs 文件填入， section部分填typical ,如下图，按 add,然后ok。Variables->copy from cellview, 则电路中的变量出现在 ADE 中 Design Variable 一栏中, 如下图，至此工

28、具的初步使用已经进行了简单的介绍，下面结合具体的基本电路仿真进行介绍。2、基本电路分析2.1 直流仿真结合上面例子，首先设计仿真电路中的变量，vpower=3 , vbias=1 , va=2, f0=100K。然后选择 Analyses->choose,在 analysis 一栏中选 dc,在 DC Analysis 中选中 Save DC operating Point;在 sweep Variable 中选中 Design Variable , variable Name 填 vbias,在 sweep Range, start 选0, stop选3,然后ok。V口iQO&

29、ing Analyses -VirtiiQS酸 Analog Design ErivirunmtMOKcaticelHelpAnalystsx/tran denoise7 xfv导即3dcmatchslbX/陛v印envlpy|BS7 patpriaiseX/P«fP即x/qnssv q R比qpnoiseSPKfx/AP 印DC AnalysisSave DC Operatiny Paint sweep variableTemfjeraUire Design VariableVariable Name wbiaa.CQmpnnent ParwieterSdecl oesiyn va

30、nai)eModel ParameterSweep Ran那 Start- Slop4l-jStart &Slop 4y Certtar-Spansweep TypeAutomatic 二J然后，simulation->Netlist and Run ,运行仿真。再后观察仿真波形，这里有两种波形查看工具，一种是WaveScan, 一种是 AWD。在session->options中进行设置。这里选择AWD。在tools中选择calculator。如下图，CalculatorWindow Memories Constants OptionsHelp 15VS(Vout'

31、;*5Evaluate Buffer Display Stack _| standard 力 RFbrowservtillastxx<>ydwn叩storclSpecial FunctionswavevfifclearcistappsinasinmagInexpabsfamilyVSisenterundoeexCOSacosphaselogin10*xinterplotvdcide-789tanaianrealdAlDy*x1双plotOPopt*456sinhasinhimagdBZDx*Esqrtprintvsvnvar*123coshacoshnrzC3printmpi0I+

32、/-tanhatanhI I店主vs按钮，在schematic中选择需要输出波形的节点，如 out,然后按plot,得到如下波 形，2.0>1£vbia5A:2rS5S52)UJ1J63nl - N.757巴)B： 1903,656m 100.54e) 心口口区二£1,1025可见输入偏置在 772.5mv903.7mv的范围内存在一个高增益区，因此输入偏置应设置在这 个区域内，改 vias从1v到0.86v。由于在做直流仿真时也选择了Save DC operating Point ,因此可以查看电路的工作点，在calculator中按vdc,同时选中Evaluate

33、 buffer,比如查看out的电压工作点。也可以查看 器件的工作状态，按 op,然后在电路中选择需要查看的器件，如 I0/M1的vtho2.2 交流仿真后选择Analyses->choose ,在analysis 一栏中选ac,注意此时vbias已经选择到了 0.82v。Sweep Variable 选 Frequency, Sweep Range 选 1-100M，按 ok。Q Choosing Analyses - Virtuoso后 Analog Design Environmt 口OK Cancel DefaultsHelpAnalysisvtran acnoisesensdc

34、match“ stbSPenvlppss“ pacv pnoiseS>crps 口vqpssqp noiseqpxf7 qp印AC AnalysisSwe叩 Variable FrequencyDesign VariableTemperatureComponent Parameter Model ParaineterSweep Range Start-Slop丫1-7777Start 1-stop 100)|v Center-SpanSweep TypeAutomatic _1 |AHffl Qno r-ifif* 口n加tw然后，simulation->Netlist and R

35、un ,运行仿真。仿真运行结束后，仍可以采用 calculator打印 结果。这里采用另外一种方法，在 Results-> Direct Plot选中AC Magnitude & Phase ,然后在 schematic view中点中out,则AC的结果打印如下图。Iab1 cut_<imp1 schematic ; Jul 1 17:06:48 2010AC Response060;dB20(VF(Voutt,)30CDP0.020080.0160120110010K1M100Mfreq ( Hz )2.3瞬态仿真后选择 Analyses->choose, 在 a

36、nalysis 一栏中选 tran,ChoosinEnvironmt大信号1V时,=;VT97Tn')4, o: V?C7out")(3， LliIL, !0.05©u10utime ( s )小信号0.1mV时,time ( s )2.4练习修改偏置电流，即修改 R0,对上述电路的上述分析分别重新进行仿真，并总结出仿真 结果。注意：由于改变了偏置条件，因此电路的性能参数发生了变化，特别要注意的是输入偏置的设置。五、实例：放大器的仿真及分析（2+6）卜面以一个放大器作为实例讨论一些电路设计分析方法。12图4比较器电路比较器采用单级运放后加一反相器构成，如图4所示。其

37、中Ibias为自偏置电路如图5A所示（注：自偏置电路原理见Razavi书310页，实际工作时要加上启动电路，解释启动电路的原理。），comp_amp为一级运放如图5B所示，inv为反向器。一 烟EK.皿图5A自偏置电路图5B运算放大器电路运算放大器为双端输入单端输出的结构，可以在满足输入和输出摆幅的情况下实现一定的电压增益（考虑其值是多少时满足性能要求）。首先确定所采用管子的宽度 （所 有晶体管的沟道长度不必为同一值），手工设计：根据拟定的设计指标，确定满足指标 的运算放大器各元件的尺寸和所需要的偏置电流的大小（可能需要迭代）；设计偏置电路：采用自偏置电流源技术a）选定电路结构；b）手工设计：

38、确定各元件的尺寸；c） Spectre仿真（采用TT Corner模型）,验证电流源的性能；将偏置电路和运算放大器电路合在一起仿真（采用TT Corner模型，27°）,确定运放的最终性能参数：a）开环增益的幅频和相频响应；b） CMRR的频率响应；c） PSRR的频率响应；d）共模输入范围；e） 输出电压摆幅；f） 压摆率；g） 建立时间；h） 噪声；i） 功耗；采用SS Corner模型，00仿真温度，重新仿真以上参数。采用FF Corner模型，800仿真温度，重新仿真以上参数。图6所示的仿真电路可仿真放大器的交流特性和瞬态特性。采用闭环电路仿开环的方法，通过R0形成负反馈通路

39、从而确定输出共模电平（此时的共模电平实际是 V1的直流值），并稳定直流偏置。在这个电路中选择RC时间常数的倒数与 Av的乘积小于运放预期的主极点是必须的，即选择大电阻和大电容值（本实验选择1G欧姆电阻和1mf电容，具体见allen 的运算放大器仿真）。由于反馈电阻的大阻值，输入的共模会自动调整到和输入V1相等。SS图6 AC特性仿真图中输入为正弦波形对其进行相应设置来满足功能，主要包括直流电压值提供输入端的直流偏置、交流AC幅值和相位（通常为1V,相位默认为0）、瞬态电压幅值频率和相位值。 具体设置如下图所示：同理设置电阻电容值和直流电源值 （直流电压），后在菜单栏toolsAnalog En

40、vironment 调用仿真工具进行电路仿真。 选取仿真工具，添加模型文件并进行仿真设置， 下面主要介绍 一下仿真的设置，包括交流瞬态 tran、交流ac、直流dc、噪声noise,具体如下所示：Transient AnalysisAccuracy Defaults (errpreset)Enabled Options.qpnoiseqpspconservative moderale liberalCancel Def;Analysisdcmalch stbpnoiseac ： noiseChoosing Analyses 一一 Virtuoso® Analog Design Enu

41、irorOK Cancel Apply Defaults Previous NextHelp ,farU!' "BT 第Library Nameanalog!逅offtell Names对，offView Name53MftInstance1offAddDeleteModifyUser PlropertyMaster ValueLocal ValueDisplay1 vs IgnoretrueloffCDF ParameterValueDisplayAC ntagnitude1寸ftAC phasewoffDC voltagevin VoffOffset voltagevin

42、 VoffAmplitudel(hn VoffFrequencyIK HzffDelay timeIftDamping factorJfff-l Choosing Analyses Virtuoso Analog Design EnvirorChoosing Anaises - Virtuoso® Analog Design EnvironsqChocsing Analyses Virtuosoe Analog Design Environr OK Cancel Defaults ApplySweep VariableNoise Analysis Frequency Design V

43、ariable Temperatire Component Parameter Model ParameterSweep Range Start-Stop Center-SpanStart10GHelpSweep TypeLogarithmicAdd Specific Points Points Per DecadeNumber of Steps3QOutput NoisePositive Output Node voltage j |/voutNegative Output NodeInput Moisevoltage岬帆 Voltage SourceEnabled SelectSelect

44、SelectOptions.大家应该注意到了，在电源的设置中直流电压和瞬态偏置电压（即DC voltage和offsetvoltage）都设置了变量 vin。在仿真之前需要在 variable中选择edit设置变量值。另一 种方法如下图。在tools项中选择选择 parametric analysis选项，合理设置 rang type和stepcontrol o然后选择analysis中start就可以了。在设置一个电压源时最主要会用到三类参数： 交流仿真参数（ac magnitude是交流信号摆幅，一般设为1; ac phase一般用在双端放大器仿 真，一端为0另一端为180）、直流仿真参数

45、（dc voltage）和瞬态仿真参数等。仿真器仿真 时，这几个状态仿真是分开仿的，各参数互不影响。下边两图仿真结果就是参数扫描的结果，直流dc仿真可以计算出直流偏置点，从而可以看各点的静态电压和直路的静态电流。交流仿真可以仿真静态工作点的交流特性，主要是直流增益和频率特性，随输入的正弦激励的直流偏置结果如下，上图为幅频图，下图为相频图：AC Re5p-Qn5fl。.砥中 -40.0 p80.0-12口freq ( Hz )当输入的直流偏置为 1.2V时的交流相应如下， 从图中可以看出其直流增益为47dB,相位裕度为63°满足稳定性要求（相位裕度为180度减去增益0dB时的相移。另外

46、在比较器应 用中并不一定满足相位裕度的要求，因为比较器工作在开环状态）。瞬态结果如下（瞬态电压幅值为50mV,频率为1K）,从图中可以看出输出低电平不能达到0,且与输入的直流电平有关，在不同的直流输入下，输出高电平确基本一样。试分析 这些影响并解释原因。2.ffm工囱ntime ( 3 )4.0m5P0irnTro#吕ient Response噪声分析主要包括闪烁噪声和热燥声，其输入等效噪声如下:图7输入共模范围仿真无论运放的开环还是闭环模式都可以定义输入输出共模范围，因为运放常工作在闭环状态，这种测量使输入输出 CMR更敏感。单位增益结构对于测量和仿真输入CMR是有用的,如图7所示为运算放大器的输入 CMR仿真。其中对输入v1从0到VDD进行参数扫描，观测输出结构，传输曲线的线性部分对应于输入共模电压范围的斜率是1。仿真设置和结果如下：DC Response+ 0 vS("A-cxjf)vin五图8输出共模范围仿真在单位增益结构中，传车曲线的线性受到ICMR的限制。若采用高增益结构，传输曲线的线性部分与输出电压摆幅一致。图8为反相增益为10的结构可用来测试输出 CMR。设置同上