电路原理图设计及Hspice实验报告(6)

出波形的变化；增加输入信号的幅度，观察输出失真的情况

*cs2

.lib'F:\\hspice0631\\cz6h_v20.lib'tt iref vdd vref 1u

M0 vref vref 0 0 nenh L=4u W=10u M2 vout vref 0 0 nenh L=4u W=10u M1 vout vin vdd vdd penh L=2u W=10u M3 vdd vout vout1 0 nenh L=1u W=20u M4 vout1 vref 0 0 nenh L=4u W=40u vdd vdd 0 3

vin vin 0 1.79 sin(1.79 1m 1k) RL vout1 0 1meg .dc vin 0 3 1m .tran 1u 10m .op .end

仿真图像：

六、结果及分析

结果：仿真结果已经在上实验步骤中得出。

总结：如上所知，所有仿真结果已经在实验步骤中得出。通过上机实际操作

电脑对共源放大器进行仿真，验证了电路的基本功能；巩固了模拟电路中的一些基本单元和模块，从中还学到了集成电路工艺和版图方面的一些知识。不但学会了电路仿真方面的很多基本技能，而且对微电子工艺也进一步得到了掌握；通过对共源放大器电路的仿真，掌握了HSPICE软件的使用。提高了自己的动手能力。将书本上学的理论知识实际操作了一遍，为以后做模拟电路的工作打下看良好的基础；最终完成共源放大器电路的各种仿真，感觉收获颇大。

实验六 差分放大器

实验时间： 同组人员：

一、实验目的

1.学习用Cadence软件画电路图

2.用Cadence软件导出所需的电路仿真网表。

3.对差分放大器电路进行仿真，并研究该电路的特点。

二、实验仪器设备

Hspice软件、Cadence软件、服务器、电脑

三、实验原理和内容

析类型语句由定义电路分析类型的描述语句和一些控制语句组成，如直流分析（.OP）、交流小信号分析（.AC）、瞬态分析（.TRAN）等分析语句，以及初始状态设置（.IC）、选择项设置（.OPTIONS）等控制语句。这类语句以一个“.”开头，故也称为点语句。其位置可以在标题语句之间的任何地方，习惯上写在电路描述语句之后。

内容：

1.VDD=3V, 把Vcm、Vb偏置在合适的位置，放大倍数大约为4倍，时域下验证放大的波形。

2.保持Vin2不变，扫描Vin1，观察两边电流、电压的变化，确定最大差分输入范围。超出范围加载输入信号，观察波形失真的情况。如下图差分放大器。VDD=3V，要求尾电流源大约为200uA，输出摆幅1.5V，增益200以上，验证放大波形。

3.设计仿真电路，测量差分放大器的CMRR；改变尾电流源栅长（保持200uA的电流大小），比较结果。

4.使用如下图所示Cascode结构作为尾电流源，测量CMRR，和前面的结果比较。

四、实验步骤

1.打开Cadence软件，画出差分放大器的电路图，导出偏置及电流镜的HSPICE网表文件。

2.修改网表，仿真出图。

3.修改网表，做电路的瞬态仿真，观察输出变化，观察波形，并做说明。

4.修改网表，对差分放大器VDD=3V, 把Vcm、Vb偏置在合适的位置，放大倍数大约为4倍，时域下验证放大的波形进行仿真。

5.修改网表，对差分放大器保持Vin2不变，扫描Vin1，观察两边电流、电压的变化，确定最大差分输入范围。超出范围加载输入信号，观察波形失真的情况。 如下图差分放大器。VDD=3V，要求尾电流源大约为200uA，输出摆幅1.5V，增益200以上，验证放大波形进行仿真。

6.修改网表，对差分放大器设计仿真电路，测量差分放大器的CMRR；改变尾电流源栅长（保持200uA的电流大小），比较结果进行仿真。

8.修改网表，对差分放大器使用如下图所示Cascode结构作为尾电流源，测量CMRR，和前面的结果比较 进行仿真。

9.分析仿真结果，得出结论。

五、实验数据

1.VDD=3V,把Vcm、Vb偏置在合适的位置，放大倍数大约为4倍，时域下验证放大的波形。 *chafen

.lib'F:\\hspice0631cz6h_v20.lib'tt vcc vcc! 0 3

v1 v1 0 vcm sin(2 1m 1k) v2 v2 0 vcm sin(2 -1m 1k) .tran 0.1m 10m vb vb 0 1.5v .op

.param vcm=2 .tran 0.1m 10m

.options list node post

MM6 net31 vb gnd! gnd! nenh W=20u L=4u MM5 vout2 v2 net31 gnd! nenh W=80u L=1u MM1 vout1 v1 net31 gnd! nenh W=80u L=1u MM3 vout2 vout2 vcc! vcc! penh W=10u L=1u MM0 vout1 vout1 vcc! vcc! penh W=10u L=1u .print v(v1) v(v2) v(vout1,vout2) .end

仿真图像：

差分输入为2mV，输出为8 mV，故放大4倍

2.保持Vin2不变，扫描Vin1，观察两边电流、电压的变化，确定最大差分输入范围。超出范围加载输入信号，观察波形失真的情况。

如下图差分放大器。VDD=3V，要求尾电流源大约为200uA，输出摆幅1.5V，增益200以上，验证放大波形。

*chafen

.lib'F:\\hspice0631\\cz6h_v20.lib'tt vdd vdd 0 3

m1 vd1 vi1 vsn 0 nenh w=100u l=2u m2 vd2 vi2 vsn 0 nenh w=100u l=2u m3 vd1 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2u m4 vd2 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2u m5 vsn vb 0 0 nenh w=200u l=5u iref vdd vb 100u

mb vb vb 0 0 nenh w=100u l=5u vb vb 0 1.3

vi1 vi1 0 2 sin(1.5 1m 1k) vi2 vi2 0 2 sin(1.5 -1m 1k) .tran 1m 10m .op

.print tran i(m1) i(m2) i(m5) v(vd2) .end

仿真图像：

增益约为150

3.设计仿真电路，测量差分放大器的CMRR；改变尾电流源栅长（保持200uA的电流大小），比较结果 *chafen

.lib'F:\\hspice0631\\cz6h_v20.lib'tt .subckt diff_amp vb vi1 vi2 vd2 vdd vdd 0 3

m1 vd1 vi1 vsn 0 nenh w=100u l=2u m2 vd2 vi2 vsn 0 nenh w=100u l=2u m3 vd1 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2u m4 vd2 vd1 vdd vdd penh w=200u l=2u m5 vsn vb 0 0 nenh w=200u l=5u iref vdd vb 100u

mb vb vb 0 0 nenh w=100u l=5u .ends

vi1 vi1 0 1.5 ac 1m vi2 vi2 0 1.5

x1 vb vc vc Ac diff_amp x2 vb vi1 vi2 Ad diff_amp vc vc 0 1.5 AC 1m

.ac dec 100 100k 1000MEG .op

.print ac vdb(Ad,Ac) vdb(Ad,vi1) vdb(Ac,vc) .end

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