1、1,第十講 HSPICE應用與總結(jié),MOS模型的應用 數(shù)字電路仿真示例 放大器仿真示例 基本放大器仿真 幾種常用的放大器結(jié)構(gòu) 總結(jié),基于HSPICE的CMOS模擬電路設(shè)計,簡單放大器的性能指標,輸入電阻 輸出電阻 增益 帶寬 增益下降到,時對應的fH-fL,直流小信號傳輸函數(shù)計算,瞬態(tài)分析，觀察時域響應,交流分析，觀察頻譜,理想放大器： 輸入電阻無限大，輸出電阻為0，開環(huán)增益無限大，無限的帶寬,基本放大器仿真共源放大器,例：下圖為一簡單共源放大器電路，求其輸入、輸出阻抗，小信號增益以及帶寬，并求出Rd=1k30k變化時對增益的影響,直流分析,瞬態(tài)分析,交流分析,Vin: dc, ac, sin

2、(用于瞬態(tài)分析),輸入、輸出阻抗,Common source amplifier vdd 3 0 dc 3.3v vin in 0 1 ac 1 sin(0 1M 1k) M1 4 2 0 0 NCH W=20U L=2U .model nch nmos level=13 RD 3 4 20K R1 3 2 33K R2 2 0 20k RL out 0 14K RS in 1 1K CS 2 1 100U CL 4 out 100U .op .tf v(out) vin .end,小信號增益,Common source amplifier vdd 3 0 dc 3.3v vin in 0 1

3、 ac 1 sin(0 1M 1k) M1 4 2 0 0 NCH W=20U L=2U .model nch nmos level=13 RD 3 4 20K R1 3 2 33K R2 2 0 20k RL out 0 14K RS in 1 1K CS 2 1 100U CL 4 out 100U .op .tf v(out) vin .tran 10u 2m .PRINT TRAN V(out) i(Rs) I(RL) .end,VIN,V(OUT),電壓增益AV,結(jié)論： 1.增益為2.9 2.反相,.measure tran vpeak max v(out) from 10u to

4、2m,I(RS),I(RL),電流增益AI,結(jié)論： 1.增益：2.77 2.反相,掃描Rd,Common source amplifier vdd 3 0 dc 3.3v vin in 0 1 ac 1 sin(0 1M 1k) M1 4 2 0 0 NCH W=20U L=2U .model nch nmos level=13 RD 3 4 RDX R1 3 2 33K R2 2 0 20k RL out 0 14K RS in 1 1K CS 2 1 100U CL 4 out 100U .op .tf v(out) vin .tran 10u 2m sweep RDX 1k 30k 1k

5、 .measure tran vpeak max v(out) from 10u to 2m .end,Rd,V(out),頻帶寬度,Common source amplifier vdd 3 0 dc 3.3v vin in 0 1 ac 1 sin(0 1M 1k) M1 4 2 0 0 NCH W=20U L=2U .model nch nmos level=13 RD 3 4 20K R1 3 2 33K R2 2 0 20k RL out 0 14K RS in 1 1K CS 2 1 100U CL 4 out 100U .op .tf v(out) vin .tran 10u 2

6、m .ac dec 10 100 1g .PRINT TRAN V(out) i(Rs) I(RL) .end,100MEG,增益,結(jié)論：帶寬約為100MEGHz,輸出V(OUT)頻譜,共源及共漏放大器,其他兩種，實驗！,幾種常用的放大器結(jié)構(gòu),級聯(lián)：帶寬大，增益大 串接：電流及電壓增益大 差分：電壓增益大 反饋：穩(wěn)定,串接式放大器,例：下圖為一串接式放大器電路，求兩級增益及帶寬。,增益,SERIES Vin in 0 AC 1 SIN(0 0.05 1K) VDD 4 0 3.3 M1 2 1 3 3 NCH W=20U L=2U M2 4 5 out out NCH W=20U L=2U .

7、MODEL NCH NMOS LEVEL=13 R1 4 1 48k R2 1 0 50K R3 4 5 48K R4 5 0 50K RD1 4 2 23k RS1 3 0 10K RS2 out 0 100k C1 in 1 10u C2 3 0 10u C3 2 5 10u .OP .TRAN .1MS 5MS .END,電壓增益,V(2),V(out),.OP: V(2)=2.0814 V(out)=0.764,.measure tran vpeak max v(out) from 100u to 2m: Vpeak(2)=2.2453; Vpeak(out)=0.9128 增益:A1

8、=3.278；A2=0.94；Atotal=2.976,SERIES Vin in 0 AC 1 SIN(0 0.05 1K) VDD 4 0 3.3 M1 2 1 3 3 NCH W=20U L=2U M2 4 5 out out NCH W=20U L=2U .MODEL NCH NMOS LEVEL=13 R1 4 1 48k R2 1 0 50K R3 4 5 48K R4 5 0 50K RD1 4 2 23k RS1 3 0 10K RS2 out 0 100k C1 in 1 10u C2 3 0 10u C3 2 5 10u .OP .TRAN .1MS 5MS .AC DEC

9、 30 100 5g .END,帶寬,頻率,V(2),頻率,V(out),帶寬約為：10MEGHz,MOS模型的應用 數(shù)字電路仿真示例 放大器仿真示例 基本放大器仿真 幾種常用的放大器結(jié)構(gòu) 總結(jié),基于HSPICE的CMOS模擬電路設(shè)計,SPICE 網(wǎng) 表 小 結(jié),HSPICE電路網(wǎng)表,Title *or$ + Sources Elements .subckt/.macro Sources and elements .ends .model .delete lib .lib Analysis .option .alter Sources Elements .param .data .print/

10、.plot/.graph/.probe .measure .end,$標題語句 $注釋標識符 $續(xù)行標識符 $激勵源描述 $電路元件描述 $子電路開始命令 $子電路電路描述 $子電路結(jié)束語句 $ 模型描述語句 $刪除元件庫調(diào)用 $調(diào)用庫文件 $分析語句 $可選項語句 $變換狀況分析命令 $變換的激勵源 $變換的元件 $單個元件賦多個值命令 $多個元件賦值命令 $輸出方式控制語句 $測量語句 $結(jié)束語句,電路描述語句,命令語句,17,元件與激勵源,一般格式： 名稱 節(jié)點 ,元件與關(guān)鍵字的對應關(guān)系,元件描述,R(C,L) n1 n2 value TC=TC1,TC2 IC=? D(Q,J,M):

11、元件名，節(jié)點名，模型名，幾何參數(shù)，初始值設(shè)定，溫度設(shè)定,激勵源描述,獨立源： VXXX N+ N- VAL AC VAL + PULSE (V0 Va td tr tf pw per) + SIN (V0 Va freq) + EXP (V0 Va td1 t1 td2 t2) + PWL (t1 V1 t2 V2R td),源控源： E(FGH)XXX N+ N- NC+ NC- GAIN_VALUE,20,子電路描述,子電路描述一般形式: .SUBCKT(.MACRO) SUBNAME N1 具體電路描述 .ENDS,子電路調(diào)用語句： Xnnn N1 SUBNAME,MOS模型語句,MOS

12、FET模型的描述方法： PMOS：.MODEL 模型名 PMOS NMOS：.MODEL 模型名 NMOS ,MOSFET描述方法： MXXX D G S B Model_name L=？ W=？,HSPICE電路網(wǎng)表,Title *or$ + Sources Elements .subckt/.macro Sources and elements .ends .model .delete lib .lib Analysis .option .alter Sources Elements .param .data .print/.plot/.graph/.probe .measure .end

13、,$標題語句 $注釋標識符 $續(xù)行標識符 $激勵源描述 $電路元件描述 $子電路開始命令 $子電路電路描述 $子電路結(jié)束語句 $ 模型描述語句 $刪除元件庫調(diào)用 $調(diào)用庫文件 $分析語句 $可選項語句 $變換狀況分析命令 $變換的激勵源 $變換的元件 $單個元件賦多個值命令 $多個元件賦值命令 $輸出方式控制語句 $測量語句 $結(jié)束語句,電路描述語句,命令語句,分析語句,三種基本的分析類型： 直流分析，交流分析以及瞬態(tài)分析。其他的所有分析都包含在這些基本分析之中的。 各種分析語句含義？ 如何進行分析？（一般形式） 可以獲得哪些結(jié)果 直流分析：.OP, .DC, .TF, .SENS,分析語句,

14、交流分析：.AC, .PZ, .NOISE (頻率響應) 瞬態(tài)分析：.TRAN, .FOUR (時間特性，時域響應) 三種設(shè)置初始值方法：IC=? .IC語句以及.NODESET語句，優(yōu)先級？ 電路的溫度設(shè)定方法？,分析語句,對第二參數(shù)進行掃描分析： .DC X STYPE .DC variable start stop step SWEEP X STYPE .AC type np fstart fstop SWEEP X STYPE .TRAN tstep tstart SWEEP X STYPE STYPE: 1: start stop step 2: POI n value1 value2.valuen 3: monte=n,參數(shù)賦值語句,.PARAM 1. 與monte連用 .PARAM X=UNIF(N, R) GUASS .PARAM X=AUNIF(N, A) AGUASS 2. 與.ALTER連用 .PARAM X=valuex Y=valuey .DATA .DATA DATANM PNAME1 PVALUE1 .ENDDATA,輸