1、實驗二 單級放大器的設(shè)計一、實驗?zāi)康募叭蝿?wù)1、掌握單級放大器的原理和性能。2、設(shè)計一個采用電阻做負載的共源級放大器。二、實驗相關(guān)知識1、采用電阻做負載的共源級放大器電路的大信號分析。如果輸入電壓從零開始增大，M1截止，Vout=VDD（如圖2.1（b）。當Vin接近VTH時，M1開始導(dǎo)通，電流流經(jīng)RD，使Vout減小。如果VDD不是非常小，M1飽和導(dǎo)通，我們可以得到： Vout=VDD-RD12nCOXWLVin-VTH2 (2.1)這里忽略了溝道調(diào)制效應(yīng)。進一步增大Vin，Vout下降更多，管子繼續(xù)工作在飽和區(qū)，直到Vin=Vout+VTH（圖2.1（b）中的A點）。在A點出滿足： Vin1

2、-VTH=VDD-RD12nCOXWLVin1-VTH2 (2.2)從上式可以計算出Vin1-VTH，并進一步計算出Vout。當VinVin1時，M1工作在線性區(qū)： Vout=VDD-RD12nCOXWL2Vin-VTHVout-Vout2 (2.3)如果Vin足夠高以使M1進入深線性區(qū)，Vout2Vin-VTH，從圖2.1(b)的等效電路可以得到： Vout=VDDRonRon+RD=VDD1+nCOXWLRDVin-VTH (2.4)2、采用電阻為負載的共源級放大器小信號特性由于在線性區(qū)跨導(dǎo)會下降，通常要確保Vout Vin- VTH,工作在圖2.1(b)中A點的左側(cè)。式(2.1)表征輸入

3、輸出特性，并把它的斜率看作小信號增益，可以得到： Av=VoutVin (2.5) =-RDnCoxWLVin-Vout (2.6) =-gmRD (2.7)此結(jié)果可以從下面的觀察中直接得到：M1將輸入電壓的變化Vin轉(zhuǎn)換為漏極電流的變化gmVin，進一步轉(zhuǎn)換為輸入電壓的變化-gmRDVin。從圖2.1(d)的小信號等效電路也可以得到同樣的結(jié)果。圖2.1 (a)共源級；(b)輸入-輸出特性；(c)MOS管工作在線性區(qū)的等效電路；(d)飽和區(qū)的小信號模型三、實驗內(nèi)容和步驟1、根據(jù)實驗相關(guān)知識所述，畫出采用電阻做負載的共源級放大器的原理圖。2、根據(jù)所畫原理圖編寫電路網(wǎng)表。3、調(diào)入SMIC0.35u

4、m混合信號工藝庫。4、先計算電路的直流工作點，隨后進行仿真并得到電路的直流工作點，將仿真結(jié)果與計算結(jié)果進行比較。5、在網(wǎng)表中加入DC分析的激勵語句，做DC大信號仿真，得到放大器的直流轉(zhuǎn)移特性曲線，并對的出的曲線進行分析說明。6、在網(wǎng)表中加入AC分析的激勵語句，做小信號仿真，得到放大器的AC頻率特性和低頻小信號增益，并對仿真結(jié)果給出分析和說明。四、思考題1、要增大低頻小信號增益，有哪些方法？并通過仿真驗證這些方法的正確性。實驗二 附 錄實驗所需網(wǎng)表：*nmos single stage amplifier analysisM1 out in 0 0 n33 w=20u l=2uVin in 0 DC 1 AC 1 Vvdd vdd 0 3.3vRd out vdd 5kCd out 0 1p.LIB d:asicsmic035MS035_v0p2.lib tt.OP*.DC Vin 0 3.3 0.1*.AC dec 10 1 1000MEG *.tf v(out) vin*.pz