微电子cascode放大器课程设计

1、哈尔滨理工大学软件学院课程设计报告课程微电子电路题目带有源负载的 cascode 放大器班级专业集成电路设计与集成系统学生学号指导教师徐瑞2014 年 11 月 12 日目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 一、课程设计目的 3. HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 二、课程设计要求 3. HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 三、设计思想及流程 5. HYPERLINK l bookmark8 o Current Docume

2、nt （ 1）确定电流源 I 的值 5.5.（2）确定 N 管和 P管的沟道宽长比6. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document （ 3）使用 Capture 连接电路图（如下图） 8. HYPERLINK l bookmark14 o Current Document （4）直流扫描确定电压偏置点 1.1（ 5）确定数值进行交流仿真 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 四、设计结果： 1.3. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 五、心得体会： 1.5.一

3、、课程设计目的1、进一步熟悉和掌握微电子电路设计电路所需要的理论知识。2、熟悉并掌握 capture CIS、Hspice 与 CosmosScope软件的使用。3、掌握根据电路写网表的能力，应用 Hspice 仿真网表并分析仿真报 告修改网表，学会用 ComosScope查看分析波形，应用软件工具查看 电路的性能指标。4、学习设计和调试放大器电路的基本步骤和方法，提高使用软件仿 真工具和设计电路的基本技能。 培养科学研究的独立工作能力， 取得 工程设计与调试的实践和经验。二、课程设计要求分析如图这样的带有源负载的 cascode 放大器的开环增益， 3dB 频宽，单位增益频率。其中负载电容为

4、 3PF，电源电压为 5V ，功耗 小于 2mW。要求 cascode放大器的开环增益大于 60 dB；单位增益频 率越大越好，所有管子都工作在饱和区，对仿真结果进行分析。M5M6VddVbICNMOSPMOSk(A/V2)11169Vt(V)0.7231-0.906Vin三、设计思想及流程分析设计要求给出的电路图进行参数计算：1）确定电流源 I 的值图中所示的 mos 管其中上面四个 pmos管为镜像电流源。 所有管子都 饱和的情况下，支路上的镜像电流由左边恒流源 I 决定，左右两条支 路上的电流都为电流源 I 的值。设计要求功耗小于 2mw，观察到两条支路上电压都为 vdd=5v。根据公式

5、 P=VI 计算2mwI2 5v得I 200 A 。因为开环增益要求大于 60dB。 60dB 20lg Ao 得Ao 1000；2Ao (gmr0 )2IVA Lgm vov ; ro vov所以 I 50 A;2 ）确定 N 管和 P 管的沟道宽长比根据公式ID 12kWL (VOV)2 ；假设VOVN VOVP 0.2，7设电流为 100uA，取固定沟道长 L 为 2um，计算得 Wn=35um Wp=74um63 ）使用 Capture 连接电路图（如下图）生成网表 .SP 文件：source DESIGNM_M5N01652 N01652 N01432 N01432 nvp+ L=2

6、u6+ W=74u+ AD=80p+ AS=80pC_C1N02440 GND 3pfM_M4N02261 N01652 N01432 N01432 nvp+ L=2u+ W=74u+ AD=80p+ AS=80pV_V1N03022 GND 1.70VdcM_M6N02365 N02365 N01652 N01432 nvp+ L=2u+ W=74u+ AD=80p+ AS=80pV_V2N03064 GND DC 1.13VAC 1.5VacM_M3N02440 N02365 N02261 N01432 nvp+ L=2u+ W=74u+ AD=80p+ AS=80pV_V3N01432

7、GND 5VdcM_M2N02440 N03022 N02523 GND nvn+ L=2u+ W=34u+ AD=80p+ AS=80pI_I1N02365 GND DC 0.1mAdcM_M1N02523 N03064 GND GND nvn+ L=2u+ W=35u+ AD=80p+ AS=80p.op.ac dec 10 1 1g.libc:/lib/h05hvcddtt09v01.lib tt.end（ 4 ）直流扫描确定电压偏置点使用语句 .dc V_V1/ V_V2 start end step V_V2/ V_V1 start end step扫描直 流工作点，寻找 M2 漏极

8、的直流电压位于 2.5V 附近的最优工作点曲 线。分析仿真结果：9910交换扫描顺序： .dc V_V2 start2 end2 step2 V_V1 start1 end1 step1分析直流仿真结果 ：10115）确定数值进行交流仿真固定 V_V1=1.70 、 V_V2=1.13 进行交流仿真11121213设计结果：交流仿真后查看放大器参数，并逐步调节修改，以达到最佳性能1315增 益 为 77.25dB 3 dB 频 率 为 5371.7Hz 单 位 增 益 频 率 为36.192megHz 符合设计要求。五、心得体会：通过这次课程设计让我更加深刻的了解、 深入学习 cascode 放大 器的工作原理， 以及熟悉了放大器的基本设计流程， 增强了自己分析 问题，解决问题的能力， 更好的将微电子电路的理论知识与实际的操 作设计相结合。 在开始的设计中也面临着毫无头绪的情况， 在老师的 提示下有了思路， 静下心来计算放大器的各个理想参数， 分析各个指 标的影响因素。因为以前在其他课程的实验中学到网表中关于扫描语 句的用法，所以开始着眼于扫描 M1管的直流电压寻找最优直流工作 点，但发现对精度的要求特别高，后来老师纠正我要固