集成電路設(shè)計基礎(chǔ)試驗匯報專業(yè)：電子信息工程班級：姓名：學(xué)號：電子與信息工程學(xué)院試驗一Tanner軟件安裝和使用一、試驗?zāi)繕?biāo)1．掌握Tanner安裝過程。2．了解Tanner軟件組成及使用。3．掌握使用S-Edit和T-Spice對nMOS管I-V特征仿真方法。二、試驗儀器計算機(jī)一臺。三、試驗內(nèi)容1.1tanner安裝Tanner軟件安裝是比較簡單，主要分為安裝和安裝license兩部分。第一步，雙擊安裝文件夾…\TannerL-EDIT11.1下setup.exe文件，得到安裝向?qū)В茨J(rèn)選項，依次點(diǎn)擊“下一步”，直至安裝完成。第二步，將….\TannerL-EDIT11.1\crack文件夾下全部文件復(fù)制到安裝目錄utilities下，然后雙擊運(yùn)行其中crack.bat文件安裝license，得到對應(yīng)界面，然后點(diǎn)擊“instance”，安裝成功之后點(diǎn)擊“exit”。至此，tanner就安裝成功了。在桌面上就會看到快捷方式，分別對應(yīng)tannerpro軟件五個功效模塊。1.2nMOS管I-V特征（1）打開S-Edit程序。（2）另存新文件。（3）環(huán)境設(shè)置。（4）編輯模塊。(5)瀏覽元件庫。（6）從元件庫引用模塊。（7）編輯電路。（8）加入聯(lián)機(jī)。（9）加入輸入端口與輸。（10）模塊重命名出端口。（11）加入工作電源。(12)加入輸入信號。(13)編輯Source_v_dc對象。(14)輸出成SPICE文件。(15)加載包含文件。(16)分析設(shè)定。(17)輸出設(shè)定。(18)進(jìn)行仿真。（19）觀看結(jié)果。四、試驗結(jié)果1.最終繪制出電路圖以下：2.經(jīng)過設(shè)定，最終完成網(wǎng)表以下：3.仿真結(jié)果曲線以下：上圖為N型MOS管IV特征曲線，輸入為柵源電壓，單位為V；輸出為漏電流，單位為mA。輸入從0到5V線性掃描，得到上圖曲線。五、思索題1.此時M1工作狀態(tài)為飽和區(qū)，漏電流表示式為：2.分別采取另外兩種不一樣器件模型ml1_typ.md和ml5_20.md進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果中漏電流改變趨勢基本相同，不過數(shù)值有所差異。原因分析：模型文件中包含電容電阻系數(shù)等數(shù)據(jù)，模型不一樣，對應(yīng)數(shù)據(jù)也就不一樣，計算結(jié)果數(shù)值當(dāng)然會有差異。3.改變M1寬長比后，一樣，改變趨勢基本相同，不過數(shù)值有所差異，且輸出與寬長比數(shù)值展現(xiàn)正百分比關(guān)系。原因分析：漏電流表示式中含有W/L，及寬長比，所以寬長比改變必定會引發(fā)漏電流輸出改變。試驗二單級放大器性能仿真一、試驗?zāi)繕?biāo)1、掌握電阻負(fù)載、帶源極負(fù)反饋共源級性能仿真方法。2、掌握源跟隨器、共源共柵級性能仿真方法。二、試驗內(nèi)容及對應(yīng)結(jié)果2．1電阻負(fù)載共源級（1）畫電路圖。（2）加入電源電壓和輸入電壓，其中電源電壓為3V（將電源電壓名為vvdd），輸入電壓為1V（將輸入電壓改為vvin），電阻值為1K歐，晶體管柵寬為100u，柵長為1u。畫完電路圖以下：（3）生成spice文件，而且加入include命令、DCtransfersweep命令（vvin從0到3V掃描，步長為0.02）、輸出直流電壓vout命令。（4）仿真，結(jié)果以下：圖中橫軸為柵源電壓，縱軸為漏源電壓，單位都是V。輸入從0到3V進(jìn)行步長為0.02V掃描，得到上圖曲線。2.2帶源級負(fù)反饋共源級（1）畫電路圖。（2）加入電源電壓和輸入電壓，其中電源電壓為3V（將電源電壓名為vvdd），輸入電壓為1V（將輸入電壓改為vvin），負(fù)載電阻值為1K歐，源級電阻為50歐，晶體管柵寬為100u，柵長為2u。畫完電路圖以下：（3）生成spice文件，而且加入include命令、DCtransfersweep命令（vvin從0到3V掃描，步長為0.02）、輸出直流電壓vout命令。（4）仿真，結(jié)果以下：圖中，橫軸為柵端電壓，縱軸為漏端電壓，單位都是V。輸入從0到3V進(jìn)行步長為0.02V掃描，得到上圖曲線。2.3源跟隨器（1）畫電路圖。（2）加入電源電壓和輸入電壓，其中電源電壓為3V（將電源電壓名為vvdd），輸入電壓為1V（將輸入電壓改為vvin），源級電阻為5000歐，晶體管柵寬為22u，柵長為2u。畫完電路圖以下：（3）生成spice文件，而且加入include命令、DCtransfersweep命令（vvin從0到3V掃描，步長為0.02）、輸出直流電壓vout和vin命令。（4）仿真，結(jié)果以下：圖中，柵端為輸入端，源端為輸出端，上端線為輸入電壓改變，下方曲線為輸出電壓改變趨勢，能夠看出，輸出電壓在跟伴隨輸入電壓而改變，這表現(xiàn)了源跟隨器特征。2.4共源共柵級（1）畫電路圖。其中電壓源名稱改為vb，電壓值改為2.5V。（2）加入電源電壓和輸入電壓，其中電源電壓為3V（將電源電壓名為vvdd），輸入電壓為1V（將輸入電壓改為vvin），負(fù)載電阻為5000歐，共源管柵寬長比為100/1u，共柵管柵寬長比為20/1u。畫完電路圖以下：（3）生成spice文件，而且加入include命令、DCtransfersweep命令（vvin從0到3V掃描，步長為0.02）、輸出直流電壓vout和共源管漏端電壓（即網(wǎng)表中N1點(diǎn)）命令，結(jié)果以下：（4）仿真，結(jié)果以下：圖中，上方曲線為輸出電壓，下方曲線為共源管漏端電壓，即網(wǎng)表中N2點(diǎn)。（5）修改網(wǎng)表文件，將直流掃描電壓源由vvin改為vvdd，然后輸出N1節(jié)點(diǎn)電壓，仿真結(jié)果以下：此曲線為vvdd從0到3V進(jìn)行掃描時N1點(diǎn)（我所做圖中N2點(diǎn)）電壓改變情況。三、思索題1.圖2.8中函數(shù)比2.4中最低值要低，而且2.8中函數(shù)下滑段是比2.4時間長，水平段一樣比2.4長。原因分析：圖2.8中加入了源級電阻而且寬長比減小，作為以電阻為負(fù)載共源級，當(dāng)其余參數(shù)為常數(shù)時候，經(jīng)過減小W/L都能夠提升Av幅值。較大器件尺寸會造成較大器件電容，較高Vrd會限制最大電壓擺幅。2.當(dāng)電阻值改為1k時，源極輸出電壓跟隨輸入速度減慢，表現(xiàn)了跟隨能力降低。原因分析：當(dāng)其余參數(shù)不變時候，源極電阻增大時會使輸出節(jié)點(diǎn)時間常數(shù)更大。3.N1節(jié)點(diǎn)處電壓伴隨vvdd增加不停增加，不過增加幅度開始階段比較遲緩，后期增加緊速，這是因為后期時候，vvdd電壓基本上等于節(jié)點(diǎn)處電壓，而早期階段還受到其余參數(shù)影響，從而使節(jié)點(diǎn)處電壓與vvdd成正比，不過日后因為MOS管影響成二次冪形式。試驗三差動放大器性能仿真一、試驗?zāi)繕?biāo)1、復(fù)習(xí)基本差動正確電路結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及工作原理。2、學(xué)會使用tanner軟件對差動放大器基本性能進(jìn)行仿真。二、試驗內(nèi)容及對應(yīng)結(jié)果（1）畫電路圖。圖中電阻阻值均為5K歐。Mos管寬長比采取默認(rèn)值。恒流源為source_i_dc，名字改為Iss，電流值為500uA。（2）加入輸入電壓源，輸入電壓源為正弦電壓源（即source_v_sine），in1輸入端電壓源名字改為vin1，in2輸入端電壓源名字改為vin2，二者振幅（amp）為默認(rèn)值0.5，頻率改為100，vin1相位為0，vin2相位（phase）改為180，其余全部參數(shù)均為0。vin1和vin2下端共同連接一個直流電壓源（即source_v_dc），名稱改為vdc，電壓值為1.5V。電源電壓仍為3V。畫完電路圖以下：（3）生成spice文件，而且加入include命令、瞬態(tài)掃描命令（掃描時間為0.1秒，步長為0.001）、輸出差動輸入in1和in2及差動輸出out1和out2，最終輸出網(wǎng)表以下：（4）仿真，結(jié)果以下：此圖為差動放大器差動輸入電壓曲線和對應(yīng)輸出電壓曲線，幅度小為輸入，幅度大為輸出。將各個曲線展開得到下列圖，這么能夠更清楚地比較輸入和輸出曲線。圖中，第一條和第三條曲線為輸入差動信號，第二條和第四條曲線為輸出差動信號。（5）將網(wǎng)表文件中vdc電壓值改為0.5V，將vin1和vin2振幅改為1.5V，然后再進(jìn)行仿真，得到結(jié)果以下：從此圖可看出：輸出電壓產(chǎn)生了失真。（6）輸入輸出特征分析。將vdc電壓值改為0.5V，vin1和vin2頻率值由100改為0，然后對vin1進(jìn)行直流電源線性掃描（掃描范圍從-3V到3V，步長為0.02），輸出電壓為v（out1，out2）（即輸出中選Voltage，節(jié)點(diǎn)為out1，參考點(diǎn)為out2），網(wǎng)表文件以下：仿真后結(jié)果以下：三、思索題試驗四兩級運(yùn)放性能仿真一、試驗?zāi)繕?biāo)1、復(fù)習(xí)CMOS運(yùn)算放大器電路結(jié)構(gòu)及工作原理。2、學(xué)習(xí)兩級運(yùn)放性能仿真方法。二、試驗內(nèi)容（1）畫電路圖。（2）加入電源電壓，并修改電路參數(shù)。電源電壓為5V，in1和in2對地電壓為直流電壓1.5V和正弦波電壓0.01V，而且兩個正弦波電壓相位相差180。電容為相位賠償電容，值為5pF。畫完電路圖以下：（3）輸出第一級放大器和第二級放大器輸出波形。輸出網(wǎng)表，加入include命令，“.tran/op1m40mmethod=bdf”命令和“.printtranv(N3)v(out)”（N3節(jié)點(diǎn)是指M2管漏極節(jié)點(diǎn)即第一級放大器輸出）命令，完整spice文件以下：（4）仿真結(jié)果以下：三、思索題試驗五放大器頻率特征仿真一、試驗?zāi)繕?biāo)1、復(fù)習(xí)CMOS單級放大器和差動放大器頻率特征。2、學(xué)習(xí)單級放大器和差動放大器性能仿真方法。二、試驗內(nèi)容及對應(yīng)結(jié)果2.1電阻負(fù)載共源級頻率特征（1）畫電路圖，其中電源電壓為5V，電阻值為5000歐，輸入電壓為直流電壓2.0V和交流電壓（即source_v_ac器件，振幅（mag）為0.1V，vdc為0.5V），MOS管柵寬/長為100/10u。畫完電路圖以下：（2）輸出網(wǎng)表文件，然后加入include命令，交流頻率掃描“.acdec510meg10G”（dec表示以10為底對數(shù)頻率掃描，5表示每個頻率十進(jìn)數(shù)間包含5個點(diǎn)，10meg10G表示掃描頻率從10MHz到10GHz），輸出命令“.printacvm(out)”（vm表示輸出電壓幅度），完整網(wǎng)表：（3）仿真結(jié)果以下：圖中，橫軸為輸入電壓頻率，縱軸為輸出電壓幅度，顯示了電阻負(fù)載共源放大器頻率特征。信號頻率不宜太低。2.2源跟隨器頻率特征（1）畫電路圖，其中電源電壓為3V，電阻值為5000歐，輸入電壓為直流電壓1.0V和交流電壓（即source_v_ac器件，振幅（mag）為0.1V，vdc為0.5V），MOS管柵寬/長為100/10u。畫完電路圖以下：（2）輸出網(wǎng)表文件，然后加入include命令，交流頻率掃描“.acdec510meg10G”，輸出命令“.printacvm(out)”，完整網(wǎng)表以下：（3）仿真結(jié)果以下：（4）也能夠以分貝形式輸出，只需將輸出語句改為“.printacvdb(out)”即可。仿真結(jié)果：2.3共源共柵放大器頻率特征（1）畫電路圖，其中電源電壓為3V，電阻值為5000歐，輸入電壓為直流電壓1.0V和交流電壓（即source_v_ac器件，振幅（mag）為0.1V，vdc為0.5V），兩個MOS管柵寬/長為100/10u，共柵管柵壓為2.5V。畫完電路圖以下：（2）輸出網(wǎng)表文件，然后加入include命令，交流頻率掃描“.acdec510meg10G”，輸出命令“.printacvdb(out)”，完整網(wǎng)表以下：（