集成电路设计基础实验报告

集成电路设计基础试验汇报专业：电子信息工程班级：姓名：学号：电子与信息工程学院试验一Tanner软件安装和使用一、试验目标1．掌握Tanner安装过程。2．了解Tanner软件组成及使用。3．掌握使用S-Edit和T-Spice对nMOS管I-V特征仿真方法。二、试验仪器计算机一台。三、试验内容1.1tanner安装Tanner软件安装是比较简单，主要分为安装和安装license两部分。第一步，双击安装文件夹…\TannerL-EDIT11.1下setup.exe文件，得到安装向导，按默认选项，依次点击“下一步”，直至安装完成。第二步，将….\TannerL-EDIT11.1\crack文件夹下全部文件复制到安装目录utilities下，然后双击运行其中crack.bat文件安装license，得到对应界面，然后点击“instance”，安装成功之后点击“exit”。至此，tanner就安装成功了。在桌面上就会看到快捷方式，分别对应tannerpro软件五个功效模块。1.2nMOS管I-V特征（1）打开S-Edit程序。（2）另存新文件。（3）环境设置。（4）编辑模块。(5)浏览元件库。（6）从元件库引用模块。（7）编辑电路。（8）加入联机。（9）加入输入端口与输。（10）模块重命名出端口。（11）加入工作电源。(12)加入输入信号。(13)编辑Source_v_dc对象。(14)输出成SPICE文件。(15)加载包含文件。(16)分析设定。(17)输出设定。(18)进行仿真。（19）观看结果。四、试验结果1.最终绘制出电路图以下：2.经过设定，最终完成网表以下：3.仿真结果曲线以下：上图为N型MOS管IV特征曲线，输入为栅源电压，单位为V；输出为漏电流，单位为mA。输入从0到5V线性扫描，得到上图曲线。五、思索题1.此时M1工作状态为饱和区，漏电流表示式为：2.分别采取另外两种不一样器件模型ml1_typ.md和ml5_20.md进行了仿真，仿真结果中漏电流改变趋势基本相同，不过数值有所差异。原因分析：模型文件中包含电容电阻系数等数据，模型不一样，对应数据也就不一样，计算结果数值当然会有差异。3.改变M1宽长比后，一样，改变趋势基本相同，不过数值有所差异，且输出与宽长比数值展现正百分比关系。原因分析：漏电流表示式中含有W/L，及宽长比，所以宽长比改变必定会引发漏电流输出改变。试验二单级放大器性能仿真一、试验目标1、掌握电阻负载、带源极负反馈共源级性能仿真方法。2、掌握源跟随器、共源共栅级性能仿真方法。二、试验内容及对应结果2．1电阻负载共源级（1）画电路图。（2）加入电源电压和输入电压，其中电源电压为3V（将电源电压名为vvdd），输入电压为1V（将输入电压改为vvin），电阻值为1K欧，晶体管栅宽为100u，栅长为1u。画完电路图以下：（3）生成spice文件，而且加入include命令、DCtransfersweep命令（vvin从0到3V扫描，步长为0.02）、输出直流电压vout命令。（4）仿真，结果以下：图中横轴为栅源电压，纵轴为漏源电压，单位都是V。输入从0到3V进行步长为0.02V扫描，得到上图曲线。2.2带源级负反馈共源级（1）画电路图。（2）加入电源电压和输入电压，其中电源电压为3V（将电源电压名为vvdd），输入电压为1V（将输入电压改为vvin），负载电阻值为1K欧，源级电阻为50欧，晶体管栅宽为100u，栅长为2u。画完电路图以下：（3）生成spice文件，而且加入include命令、DCtransfersweep命令（vvin从0到3V扫描，步长为0.02）、输出直流电压vout命令。（4）仿真，结果以下：图中，横轴为栅端电压，纵轴为漏端电压，单位都是V。输入从0到3V进行步长为0.02V扫描，得到上图曲线。2.3源跟随器（1）画电路图。（2）加入电源电压和输入电压，其中电源电压为3V（将电源电压名为vvdd），输入电压为1V（将输入电压改为vvin），源级电阻为5000欧，晶体管栅宽为22u，栅长为2u。画完电路图以下：（3）生成spice文件，而且加入include命令、DCtransfersweep命令（vvin从0到3V扫描，步长为0.02）、输出直流电压vout和vin命令。（4）仿真，结果以下：图中，栅端为输入端，源端为输出端，上端线为输入电压改变，下方曲线为输出电压改变趋势，能够看出，输出电压在跟伴随输入电压而改变，这表现了源跟随器特征。2.4共源共栅级（1）画电路图。其中电压源名称改为vb，电压值改为2.5V。（2）加入电源电压和输入电压，其中电源电压为3V（将电源电压名为vvdd），输入电压为1V（将输入电压改为vvin），负载电阻为5000欧，共源管栅宽长比为100/1u，共栅管栅宽长比为20/1u。画完电路图以下：（3）生成spice文件，而且加入include命令、DCtransfersweep命令（vvin从0到3V扫描，步长为0.02）、输出直流电压vout和共源管漏端电压（即网表中N1点）命令，结果以下：（4）仿真，结果以下：图中，上方曲线为输出电压，下方曲线为共源管漏端电压，即网表中N2点。（5）修改网表文件，将直流扫描电压源由vvin改为vvdd，然后输出N1节点电压，仿真结果以下：此曲线为vvdd从0到3V进行扫描时N1点（我所做图中N2点）电压改变情况。三、思索题1.图2.8中函数比2.4中最低值要低，而且2.8中函数下滑段是比2.4时间长，水平段一样比2.4长。原因分析：图2.8中加入了源级电阻而且宽长比减小，作为以电阻为负载共源级，当其余参数为常数时候，经过减小W/L都能够提升Av幅值。较大器件尺寸会造成较大器件电容，较高Vrd会限制最大电压摆幅。2.当电阻值改为1k时，源极输出电压跟随输入速度减慢，表现了跟随能力降低。原因分析：当其余参数不变时候，源极电阻增大时会使输出节点时间常数更大。3.N1节点处电压伴随vvdd增加不停增加，不过增加幅度开始阶段比较迟缓，后期增加紧速，这是因为后期时候，vvdd电压基本上等于节点处电压，而早期阶段还受到其余参数影响，从而使节点处电压与vvdd成正比，不过日后因为MOS管影响成二次幂形式。试验三差动放大器性能仿真一、试验目标1、复习基本差动正确电路结构、特点及工作原理。2、学会使用tanner软件对差动放大器基本性能进行仿真。二、试验内容及对应结果（1）画电路图。图中电阻阻值均为5K欧。Mos管宽长比采取默认值。恒流源为source_i_dc，名字改为Iss，电流值为500uA。（2）加入输入电压源，输入电压源为正弦电压源（即source_v_sine），in1输入端电压源名字改为vin1，in2输入端电压源名字改为vin2，二者振幅（amp）为默认值0.5，频率改为100，vin1相位为0，vin2相位（phase）改为180，其余全部参数均为0。vin1和vin2下端共同连接一个直流电压源（即source_v_dc），名称改为vdc，电压值为1.5V。电源电压仍为3V。画完电路图以下：（3）生成spice文件，而且加入include命令、瞬态扫描命令（扫描时间为0.1秒，步长为0.001）、输出差动输入in1和in2及差动输出out1和out2，最终输出网表以下：（4）仿真，结果以下：此图为差动放大器差动输入电压曲线和对应输出电压曲线，幅度小为输入，幅度大为输出。将各个曲线展开得到下列图，这么能够更清楚地比较输入和输出曲线。图中，第一条和第三条曲线为输入差动信号，第二条和第四条曲线为输出差动信号。（5）将网表文件中vdc电压值改为0.5V，将vin1和vin2振幅改为1.5V，然后再进行仿真，得到结果以下：从此图可看出：输出电压产生了失真。（6）输入输出特征分析。将vdc电压值改为0.5V，vin1和vin2频率值由100改为0，然后对vin1进行直流电源线性扫描（扫描范围从-3V到3V，步长为0.02），输出电压为v（out1，out2）（即输出中选Voltage，节点为out1，参考点为out2），网表文件以下：仿真后结果以下：三、思索题试验四两级运放性能仿真一、试验目标1、复习CMOS运算放大器电路结构及工作原理。2、学习两级运放性能仿真方法。二、试验内容（1）画电路图。（2）加入电源电压，并修改电路参数。电源电压为5V，in1和in2对地电压为直流电压1.5V和正弦波电压0.01V，而且两个正弦波电压相位相差180。电容为相位赔偿电容，值为5pF。画完电路图以下：（3）输出第一级放大器和第二级放大器输出波形。输出网表，加入include命令，“.tran/op1m40mmethod=bdf”命令和“.printtranv(N3)v(out)”（N3节点是指M2管漏极节点即第一级放大器输出）命令，完整spice文件以下：（4）仿真结果以下：三、思索题试验五放大器频率特征仿真一、试验目标1、复习CMOS单级放大器和差动放大器频率特征。2、学习单级放大器和差动放大器性能仿真方法。二、试验内容及对应结果2.1电阻负载共源级频率特征（1）画电路图，其中电源电压为5V，电阻值为5000欧，输入电压为直流电压2.0V和交流电压（即source_v_ac器件，振幅（mag）为0.1V，vdc为0.5V），MOS管栅宽/长为100/10u。画完电路图以下：（2）输出网表文件，然后加入include命令，交流频率扫描“.acdec510meg10G”（dec表示以10为底对数频率扫描，5表示每个频率十进数间包含5个点，10meg10G表示扫描频率从10MHz到10GHz），输出命令“.printacvm(out)”（vm表示输出电压幅度），完整网表：（3）仿真结果以下：图中，横轴为输入电压频率，纵轴为输出电压幅度，显示了电阻负载共源放大器频率特征。信号频率不宜太低。2.2源跟随器频率特征（1）画电路图，其中电源电压为3V，电阻值为5000欧，输入电压为直流电压1.0V和交流电压（即source_v_ac器件，振幅（mag）为0.1V，vdc为0.5V），MOS管栅宽/长为100/10u。画完电路图以下：（2）输出网表文件，然后加入include命令，交流频率扫描“.acdec510meg10G”，输出命令“.printacvm(out)”，完整网表以下：（3）仿真结果以下：（4）也能够以分贝形式输出，只需将输出语句改为“.printacvdb(out)”即可。仿真结果：2.3共源共栅放大器频率特征（1）画电路图，其中电源电压为3V，电阻值为5000欧，输入电压为直流电压1.0V和交流电压（即source_v_ac器件，振幅（mag）为0.1V，vdc为0.5V），两个MOS管栅宽/长为100/10u，共栅管栅压为2.5V。画完电路图以下：（2）输出网表文件，然后加入include命令，交流频率扫描“.acdec510meg10G”，输出命令“.printacvdb(out)”，完整网表以下：（