达?矢抾哆拉?
范文一：共源级放大器的电路设计及版图实现
巢湖学院2014届本科毕业论文(设计)
共源级放大器的电路设计及版图实现
摘 要
集成电路设计技术是现在信息时代的关键技术之一，当今的超大规模集成电路(VLSL)设计也已经离不开计算机辅助(CAD)。Tanner就是CAD软件的一种，它是由Tanner Research公司开发的基于windows平台的用于集成电路设计的工具软件，该软件功能强大，从电路设计、分析模拟到电路布局都可实现。本设计就是基于tanner软件实现共源级放大器的电路图设计及版图绘制。共源极放大器是CMOS电路中的基本增益级。它是典型的反向放大器，负载可以是有源负载或者电流源。共源极放大器需要得到比有源负载放大器更大的增益。设计电流源负载共源极放大器对学习了解IC有着本质的帮助和提高，这是理论与实践的相结合。本论文主要设计三种情况的放大器电路，他们是电阻负载共源级放大器、二极管连接的负载的共源级放大器和电流源负载共源级放大器电路，通过这三种放大器的设计能让我们更好的使用共源级放大器。
关键词:共源级放大器;版图;Tanner Tools
I
共源级放大器的电路设计及版图实现
Circuit Design and Layout Implementation of the
Dommon-source Amplifier
Abstract
IC design technology is now one of the key technologies of the information age, today's VLSI (VLSL) has been inseparable from computer-aided design (CAD). Tanner is a CAD software, which is based IC design software tools for windows platform, powerful functionality of the software developed by the Tanner Research, analog circuit design, analysis of the circuit layout can be realized. This design is the circuit diagram tanner common source software based amplifier design and layout drawing. Is a common-source amplifier circuit of the basic CMOS gain stage. It is a typical inverting amplifier, or the load may be an active load current source. Common-source amplifier needs to be greater than the active load amplifier gain. Design current source load common-source amplifier IC has to learn to understand the nature of the help and improve, which is a combination of theory and practice. This thesis amplifier circuit design three cases, they are a common source amplifier resistive load of source-level amplifier and a current source diode connected load of the load common source amplifier circuit, amplifier design by these three make us more Use good common source amplifier.
Key word: CAD;TANNER;Common-source Amplifier
II
目 录
中文摘要 ........................................................................................................................ I 英文摘要 ....................................................................................................................... II 引言 ................................................................................................................................1
1 TANNER TOOLS软件简介....................................................................................2 1.1 TANNER TOOLS软件的组成 ...............................................................................2 1.2 TANNER TOOLS设计综合流程 ...........................................................................3
2 共源级放大器电路图和版图设计及其仿真 ..........................................................4
2.1 电阻负载共源级放大器电路原理分析.............................................................4
2.1.1 电阻负载共源级放大器电路图设计 .........................................................5
2.1.2 电阻负载共源级放大器电路图SPICE文件设置 ....................................5
2.1.3 电阻负载共源级放大器电路图仿真图 .....................................................6
2.1.4 电阻负载共源级放大器版图设计 .............................................................7
2.1.5 DRC规则检查 ............................................................................................7
2.1.6 电阻负载共源级放大器版图spice文件设置 ...........................................8
2.1.7 电阻负载共源级放大器版图仿真图 .........................................................8
2.2 二极管连接负载的共源级放大器电路原理分析.............................................9
2.2.1 二极管负载共源级放大器电路图设计 .....................................................9
2.2.2 电路图验证 ...............................................................................................10
2.2.3 二极管负载共源级放大器电路图SPICE文件设置 ..............................10
2.2.4 二极管连接负载的共源级放大器电路图仿真图 ................................... 11
2.2.5 二极管负载共源级放大器版图设计 ....................................................... 11
2.2.6 DRC规则检查 ..........................................................................................12
2.2.7 二极管负载共源级放大器版图spice文件设置 .....................................13
2.2.8 二极管负载共源级放大器版图仿真图 ...................................................13
2.3 电流源负载共源级放大器电路原理分析.......................................................13
2.3.1 电流源负载共源级放大器电路图设计 ...................................................14
2.3.2 电路图验证 ...............................................................................................15
2.3.3 电流源负载共源级放大器电路图SPICE文件设置 ..............................15
2.3.4 电流源负载共源级放大器电路图仿真图 ...............................................15
2.3.5 电流源负载共源级放大器版图设计 .......................................................16
2.3.6 DRC规则检查 ..........................................................................................17
2.3.7 电流源负载共源级放大器版图spice文件设置 .....................................17
2.3.8 电流源负载的共源级放大器版图仿真图 ...............................................18
3 LVS对比 ................................................................................................................18 3.1 电阻负载共源级放大器电路LVS对比 .........................................................18
3.2 二极管连接负载的共源级放大器电路LVS对比 .........................................19
3.3 电流源负载共源级放大器电路LVS对比 .....................................................20
4 结束语 ....................................................................................................................20 参考文献 ......................................................................................................................22
巢湖学院2014届本科毕业论文(设计)
引言
1947年在美国的新泽西州的贝尔实验室诞生世界上第一个晶体管，自此开始了集成电路的发展，在1958年，基尔比德州仪器工程师发明了世界上第一个集成电路(IC)。而正是这枚小小的IC拉开了微电子学的大幕，从此集成电路的发展便开始走上了一条飞速发展的道路。1964年，摩尔提出了著名的摩尔定律:晶体管的集成度每18个月翻一倍。集成电路的的飞速发展不仅给人们的生活带来了便捷，同时在军事、医学、科技等各方面发挥着巨大的作用。电路物理实现的设计实际是为集成电路的版图设计，称其为物理设计。IC设计生产的基础是集成电路的版图设计，将电路的逻辑描述形式转化成版图的描述形式是版图设计的任务，并通过Mask光刻从而实现版图到集成电路芯片的物理转化。集成电路的版图设计关系到集成电路的功能是否正确，同时还关系到集成电路的性能、成本、面积和功耗的大小。因此设计出性能较高、功耗低、并能实际可靠地工作的版图相当重要。
大规模IC制造技术、IC版图设计技术、ASIC测试和封装技术、FPGA/CPLD
[1]编程下载技术及自动测试技术等在硬件实现方面融合了EDA技术;在计算机辅助工程方面融合了计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)技术以及多种计算机语言的设计概念。随着集
[2]成电路发展的要求，集成电路EDA，准确地说是整个电子设计自动化必须要有大的发展。EDA的优点在于不是对单个单元的优化，而是对于全局的优化，从总体出发，保证其形状和尺寸最适于总的布局，是引线占的面积尽可能的小。EDA的重要性在于使设计便于处理，具有处理高度复杂电路而不出错的能力。集成电路的的飞速发展不仅给人们的生活带来了便捷，同时在军事，医学，科技等各方面发挥着巨大的作用。随着科技的不断进步，对集成电路的要求也在越来越高，设计出面积小、功耗低、成本低、性能良好的集成电路越发的重要。在现代科技中，计算机辅助设计的科学技术得以飞速发展。所以EDA技术是一门综合性学科，渗透于各个学科之中，EDA技术是电子设计与应用的发展方向。
1
共源级放大器的电路设计及版图实现
1 Tanner Tools软件简介
由Tanner Research公司基于Windows平台开发的Tanner Tools设计软件用于
[3]集成电路的设计，从电路设计、分析模拟到电路布局一一俱全。其中国内广泛
[4]应用的L-Edit版图编辑器，知名度很高。由Tanner EDA软件公司所出品的L-Edit Pro是一个IC设计及验证的高性能软件系统模块，具有效率高，交互式等特点，从IC设计到输出，以及最后的加工服务完善且强大的功能，完全可以和百万美元级的IC设计软件媲美。L-Edit Pro包含IC设计编辑器(Layout Editor)、自动布线系统(Standard Cell Place & Route)、线上设计规则检查器(DRC)、组件特性提取器(Device Extractor)、设计布局与电路netlist的比较器(LVS)、CMOS Library、Marco Library，这些模块组成了设计与验证的完整IC解决方案。L-Edit Pro快速、易用、精确的设计系统工具为每个IC设计者及生产商提供了完善丰富的功能。通过这款软件可完成IC的设计、版图编辑、自动布局布线、波形仿真和模拟验
和模拟仿真及波形功能证等一系列的功能;它的编辑功能全面、电路图处理快速
较好。主要解决电路图的电路设计，版图规划及它们相应的模拟仿真验证等问题。 1.1 Tanner Tools软件的组成
Tanner Tools工具包括S-Edit、T-Spice、W-Edit、L-Edit与LVS五个相关软件。它们的主要实现功能如下:
(1)S-Edit:S-Edit主要功能是编辑电路图，每个电路图都有电路图和符号图两种模式。Tanner EDA格式的电路图具有等级结构电路图，由不同等级的模块组成这种电路图，高等级的模块是由低等级的模块组成。S-Edit还可以使当前模块的电路图转化为不同的网表。
(2)T-Spice:T-SPICE主要功能是电路分析与模拟。由Tanner公司提供T-SPICE电路模拟器是专门用来模拟电路的软件程序。在T-SPICE的文本文件窗口中可以创建、打开和编辑各种文件文本及插入各种T-SPICE命令。对输入文件进行模拟仿真必须用T-SPICE电路描述语言写入的输入文件后才可以。
(3)W-Edit:W-Edit的主要功能是显示T-SPICE的模拟结果，即显示T-SPICE模拟出的波形图，可进行简单的设置使得更加方便清晰观察模拟出的波形图。
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(4)L-Edit:设计规则及检查、编辑布局版图、截面观察、电路转换、自动配置与绕线;
(5)LVS:对比布局图和电路图的网表。
1.2 Tanner Tools设计综合流程
先用S-Edit编辑要设计电路的电路图，然后将该电路图导出Spice文件。接着利用T-Spice软件将电路图模拟并输出成Spice文件，设置输入电平参数，然后进行运行，用W-Edit观察输出波形。假如模拟结果不对，接着回到S-Edit检查电路图，如果T-Spice没有错误，就用L-Edit对照电路图进行版图设计。版图绘制完后要以DRC进行设计规则检查，如果没有违反设计规则，再将版图进行修改直到设计规则检查没有错误为止。然后将验证过的版图导出Spice文件，再利用T-Spice模拟，如果有错误，再回到L-Edit修改版图设计。最后利用LVS进行S-Edit电路图导出的Spice文件和L-Edit版图导出的Spice文件对比，如果结
或者L-Edit图。直到验证没有错误后，将果对比不相等，则回去修改S-Edit图
L-Edit设计好的版图输出成GDSII类型文件，最后交给工厂去制作半导体过程中需要的光罩，流程如图2-1所示。
S-Edit编辑电路图
输出SPICE文件输出SPICE文件
T-Spice模拟分析T-Spice模拟分析
L-Edit绘制版图LVS电路图与版图对比
设计规则检查
图2-1 设计综合流程图
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共源级放大器的电路设计及版图实现
2 共源级放大器电路图和版图设计及其仿真
2.1 电阻负载共源级放大器电路原理分析
电阻负载共源级放大器由于自身的跨导，MOS管可以将栅-源电压的变化转
[5]换成小信号漏极电流，于是输出电压由小信号漏电流流过电阻产生，如图2-2所示。
图2-2 小信号分析
VVinTH,VVoutDD, 当，M1截止: (1-1)
W12outDDDnoxinTH()VVRuCVV,,,饱和区: (1-2) 2L
1W2inTHDDDnoxinTH,,,,,11VVVRCVV()转折点: (1-3) 2L
1W2outDDDnoxinTHoutout,,,,,VVRCVVVV[2()]线性区: (1-4) 2L
VVVoutinTH,,,2()深线性区: (1-5)
RonVVoutDD,所以 (1-6) onDRR，
VDD,W (1-7) 1(),，,noxDinTHCRVVL
,VoutAv,小信号增益: (1-8) in,V
W,,,DnoxinTH,()RCVV (1-9) L
rRoDAgvm,, (1-10) oDrR，
,,gRmD (1-11)
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总结:在CMOS工艺下，精确阻值的电阻难加工，阻值小时增益小，阻值大时电阻的尺寸太大，还会降低输出摆幅，一般采用MOS管代替电阻做负载。 2.1.1 电阻负载共源级放大器电路图设计
电阻负载共源级放大器电路图如图2-3所示。
图2-3 电阻负载共源级放大器电路图
对完成的电路图进行验证:选择Tools——Design Checks 点击，验证结果如下图2-4所示。
图2-4 电路图验证
2.1.2 电阻负载共源级放大器电路图SPICE文件设置
T-SPICE主要的功能是电路分析和模拟，T-SPICE电路模拟器是由Tanner公司提供的专门用来模拟仿真电路的软件程序。T-SPICE的文本文件窗口中可以编辑、创建和打开各种文本文件，还可以在打开的文件中写入各种T-SPICE命令。T-SPICE输入用T-SPICE电路描述语言写成的输入文件后，就可以对输入文件进行模拟仿真。
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共源级放大器的电路设计及版图实现
对SPICE文件进行设置，包括加载包含文件、设定电源电压、输入信号、分
[6]析设定、设定输出等。设定好后T-SPICE 文件中会多出如图2-5信息，设定好后需要保存SPICE文件。
选择File——Export——Export SPICE把设计好的共源极放大器电路图输出成SPICE文件，输出的SPICE文件打开后最后面会看到如下图2-5的文字。
图2-5 电阻负载共源级放大器SPICE文件
分析及输出设定:分析设定如下图2-6，输出设定如下图。
图2-6 电阻负载共源级放大器SPICE文件
2.1.3 电阻负载共源级放大器电路图仿真图
电阻共源级放大器电路图仿真图如图2-7所示。
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图2-7 电阻负载共源级放大器电路图仿真图 2.1.4 电阻负载共源级放大器版图设计
电阻共源级放大器版图如图2-8所示。
图2-8 电阻负载的共源级放大器版图 2.1.5 DRC规则检查
DRC规则检查如下图所示。
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共源级放大器的电路设计及版图实现
图2-9 电阻负载的共源级放大器版图 2.1.6 电阻负载共源级放大器版图spice文件设置
电阻共源级放大器版图spice文件如图2-10。
图2-10 电阻负载共源级放大器spice文件 2.1.7 电阻负载共源级放大器版图仿真图
电阻共源级放大器版图仿真如图2-11。
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图2-11 电阻负载共源级放大器版图仿真图
2.2 二极管连接负载的共源级放大器电路原理分析
在大多数CMOS工艺条件下，制作精确控制的阻止或者具有合理的物理尺
[7]寸的电阻是很困难的，因此一般采用MOS管代替电阻作为负载。
AgrRvmoD,,()增益: (2-1)
11gm1,,,,gm1忽略ro的影响 (2-2) ,，，mmbm222ggg1
W mnoxD,2,gCI (2-3)L
()WL11v,,A (2-4) ,，()1WL2
,Vout随，W/L，总结:忽略的变化时增益只与有关与偏置电压、电流无关，而且线性度很好。
2.2.1 二极管负载共源级放大器电路图设计
二极管共源级放大器电路如图2-12。
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共源级放大器的电路设计及版图实现
图2-12 二极管连接的负载的共源级放大器电路图 2.2.2 电路图验证
电路图验证如图2-13所示。
图2-13 电路图验证
2.2.3 二极管负载共源级放大器电路图SPICE文件设置
二极管共源级放大器电路图SPICE文件如图2-14。
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图2-14 二极管连接的负载的共源级放大器SPICE文件 2.2.4 二极管连接负载的共源级放大器电路图仿真图
二极管共源级放大器电路图仿真图如图2-15。
图2-15 二极管负载的共源级放大器电路图仿真图 2.2.5 二极管负载共源级放大器版图设计
二极管共源级放大器版图如图2-16所示。
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共源级放大器的电路设计及版图实现
图2-16 二极管负载的共源级放大器版图 2.2.6 DRC规则检查
DRC规则检查如图2-17。
图2-17 二极管连接的负载的共源级放大器版图
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巢湖学院2014届本科毕业论文(设计) 2.2.7 二极管负载共源级放大器版图spice文件设置
二极管负载共源级放大器版图spice文件如图2-18。
图2-18 二极管连接的负载的共源级放大器spice文件 2.2.8 二极管负载共源级放大器版图仿真图
二极管负载共源级放大器版图仿真图如图2-19。
图2-19 二极管负载共源级放大器版图仿真图 2.3 电流源负载共源级放大器电路原理分析
[8]AgRvmD,,应用中有时要求单级具有很大的电压增益，关系式表示，我们
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共源级放大器的电路设计及版图实现
可以增大共源极的负载电阻阻止。但是对于电阻或者二极管连接的负载而言，增大阻值会限制输出电压的摆幅。一个更切实可行的方法是用电流源代替电阻或者
[9]二极管负载，使电路中两个管子都工作在饱和区。因此在输出结点所看到的总
rro102的输出阻抗等于所以增益为
Agrrvmo,,1102() (3-1)
W1,,r02ro1vmonoxD1,AgrCI,,,,2当远大于时 (3-2) ,,DLI,,,1
总结:在漏电流一定时，只增大L可增大增益，但同时会使寄生电容增大，
[10] 单纯的增大会使增益减小。ID
2.3.1 电流源负载共源级放大器电路图设计
电流源共源级放大器电路如图2-20。
图2-20 电流源负载共源级放大器电路图
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巢湖学院2014届本科毕业论文(设计) 2.3.2 电路图验证
电路图验证如图2-21。
图2-21 电路验证图
2.3.3 电流源负载共源级放大器电路图SPICE文件设置
电流源共源级放大器电路图SPICE文件如图2-22。
图2-22 电流源负载共源级放大器电路图SPICE文件 2.3.4 电流源负载共源级放大器电路图仿真图
电流源共源级放大器电路图仿真图如图2-23。
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共源级放大器的电路设计及版图实现
图2-23 电流源负载共源级放大器电路图仿真图 2.3.5 电流源负载共源级放大器版图设计 电流源共源级放大器版图如图2-24。
图2-24 电流源负载共源级放大器版图
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巢湖学院2014届本科毕业论文(设计) 2.3.6 DRC规则检查
DRC规则检查如图2-25。
图2-25 电流源负载共源级放大器版图 2.3.7 电流源负载共源级放大器版图spice文件设置
电流源共源级放大器版图spice文件如图2-26。
图2-26 电流源负载共源级放大器spice文件
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共源级放大器的电路设计及版图实现
2.3.8 电流源负载的共源级放大器版图仿真图
电流源共源级放大器版图仿真图如图2-27。
图2-27 电流源负载共源级放大器版图仿真图
3 LVS对比
LVS是电路图与版图的结果对比工具，用于把由L-Edit生成的版图反向提取的SPC网表与由S-Edit设计的逻辑电路图输出的SP网表进行对比，实现版图检查和对照分析，检测绘制的版图和电路图是否一致电路的工具，LVS工具不光能检测出部件和布线，还能够检测出这些器件类型是否正确。
3.1 电阻负载共源级放大器电路LVS对比
电阻共源级放大器电路LVS对比如图2-28。
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巢湖学院2014届本科毕业论文(设计)
图2-28 LVS对比图 3.2 二极管连接负载的共源级放大器电路LVS对比 二极管共源级放大器电路LVS对比如图2-29。
图2-29 LVS对比图
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共源级放大器的电路设计及版图实现
3.3 电流源负载共源级放大器电路LVS对比
电流源共源级放大器电路LVS对比如图2-30。
图2-30 LVS对比图
4 结束语
本次的论文课题主要为研究共源级放大器的电路与版图的具体设计与实现。采用EDA技术里的Tanner Tools软件工具对其进行整体设计，完成电路的设计后，由输出SPICE文件与W-Edit工具对进行模拟仿真;然后在绘制无误的版图及后续软件的基础上，同样进行模拟及仿真，并与之前的仿真结果进行在波形上的对比，最终将两种设计得出的结果做个比较。通过此设计进一步熟悉Tanner13软件及其设计流程，同时对共源级放大器的电路结构进行进一步了解，了解共源级放大器的用途。版图设计的任务就是将电路图元件用版图模拟器件(设计者自己编辑也有部分直接调用)来代替，用钣金模拟材料代替导线进行布线，添加输入数出端口，生成SPICE文件进行仿真，然后矫正，直到满足设计要求。整个过程可以简单分为划分、布图规划、布
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巢湖学院2014届本科毕业论文(设计)
局、布线和压缩等子过程，在不同的设计要求和模式下所需要的设计子程序不尽相同，像这次设计就只需要用到布局和布线这两个子程序。
当今社会已处于信息时代，它的基础是各种信息技术，而微电子是构成信息技术的基石，因此集成电路的发展，是现代化信息社会里，提升和变革传统产业链的重点。我国早已成为电子信息产品需求及生产大国，但实际上，我国的内部供应及创新能力远不及变更的需求量。因而，积极发展中国特有的集成电路产业，成为当下国内集成电路与软件方面急需解决的问题。EDA技术的实现需要功能强大的计算机辅助。在EDA软件平台上，能自动完成逻辑编译，逻辑综合，逻辑化简，结构综合，以及逻辑优化与仿真测试，直至能实现特定的电子系统线路功能是硬件描述语言HDL(hardware description language)是系统逻辑描述手段完成的设计文件。EDA技术让设计者的工作局限于利用软件方式，通常情况下结合硬件描述语言与EDA软件就能完成实现系统硬件功能，使工作效率极大地提高了。
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共源级放大器的电路设计及版图实现
参考文献
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社,2006:32-51.
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范文二：实验一、共源级放大器设计
实验一、共源极放大器设计
一．实验目的
1．掌握共源极放大器的设计方法。
2．掌握共源极放大器的调试与性能指标的测试方法。 二．预习要求
1．根据指标要求，设计并计算电路的有关参数。 2．画出所设计的电路，列出元件的值。
3．制定出实验方案，选择实验用的仪器设备。 4．写出预习报告
三．共源极放大器的设计方法
1．确定放大电路（选择场效应管）。
2．手工计算场效应管的直流转移特性曲线，并将特性曲线描绘在方格纸上，在曲线上 确定出MOS 管的饱和区，确定输入电压、输出电压的范围。
3．确定静态工作点Q ：（V Imin +VImax ）/2
4．确定电路中的其他参数的值。 四．电路的设计要点：
1． 电路图设计参见附录。
2. 调整静态工作点：可修改场效应管的w 和电阻值。
3. 动态调试：从放大器的输入端输入f=1kHz，U i =100mV的正弦信号（加直流偏置，静态工作点Q ）。若放大器的输出波形顶部或底部出现明显失真，说明静态工作点没有设置在恰当的位置，应调整电路使输出波形无明显失真。若顶部和底部同时出现失真，说明静态工作点选择恰当。此时应减小输入信号幅度，使输出波形不失真。 4．测量A u 及Δf 。
5. 对测量结果进行验算并进行误差分析
（1） 列出静态工作点的测量值 （2） 性能指标的测量值
（3） 根据调整后的电路参数，列出理论计算值。
（4） 将理论计算值与测量值进行比较算出它们的相对误差 五．实验内容
1．按以下指标要求，设计一个共源极放大器。
1）电压放大倍数
A u ≥4
2）负载电阻 R L =10kΩ
3）下限频率f L ≤20Hz ，上限频率f H ≥200kHz 2．对所设计的电路进行设计、调试。
3．对电路的性能指标进行测试仿真，并对测量结果进行验算和误差分析。 六．实验报告要求
实验报告包括以下内容： 1．项目名称
2．已知条件和指标要求 3．所需的软件仿真语句
4．电路的设计过程，所选用的电路原理图。
5．调试过程，标有经调试后所采用的元件数值的电路图。
6．主要技术指标的计算值、仿真值 7．数据处理及误差分析
8．电路的改进建议和实验中的体会 附录：
1. 所需的软件仿真语句
.include .op .dc .print .tran
.ac DEC 5 1 100MEG 交流仿真语句 .print ac vdb(out) vm(out) 交流输出语句 2. 需要设计的电路图
图1 电阻负载的NMOS 共源极电路 图2 电阻负载的PMOS 共源极电路
图3 NMOS做二极管连接负载的NMOS 驱动共源极电路 图4
自行绘制PMOS 做二极管连接负载的NMOS 驱动共源极电路、NMOS 做二极管连接负载的PMOS 驱动共源极电路、PMOS 做二极管连接负载的PMOS 驱动共源极电路。 图4固定偏置NMOS 驱动共源极电路 自行绘制电流源负载共源极电路。
若仿真不完可在下次继续^_^ 实验报告在做实验三时交
以下文件与数据仅供参考，但均经过仿真测试，实际使用注意.include 路径并加负载电容 图1 电阻负载的NMOS 共源极电路的TSPICE 文件 一、直流传输特性
* SPICE netlist written by S-Edit Win32 7.03 * Written on May 5, 2007 at 20:20:56 * Waveform probing commands .probe
.options probefilename="gongyuanji_amp_R_NMOS.dat" + probesdbfile="gongyuanji_amp_Nmos.sdb" + probetopmodule="r_5"
.include "D:\Tanner\tanner\TSpice70\models\ml2_125.md" * Main circuit: r_5
M1 OUT IN Gnd Gnd NMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u R2 OUT Vdd 5K TC=0.0, 0.0 * End of main circuit: r_5 vin IN Gnd 1.0 vvdd Vdd Gnd 5.0
.dc lin source vin 0 5.0 0.02 .print dc v(OUT) v(IN)
V i.op =（V Imin +VImax ）/2=1.7V V o.op =（V Omin +VOmax ）/2=3.4V
二、查看电阻值对传输特性的影响
* SPICE netlist written by S-Edit Win32 7.03 * Written on May 5, 2007 at 20:20:56 * Waveform probing commands .probe
.options probefilename="gongyuanji_amp_R_NMOS.dat"
+ probesdbfile="gongyuanji_amp_Nmos.sdb" + probetopmodule="r_5"
.include "D:\Tanner\tanner\TSpice70\models\ml2_125.md" * Main circuit: r_5
M1 OUT IN Gnd Gnd NMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u R2 OUT Vdd LOAD TC=0.0, 0.0 * End of main circuit: r_5 vin IN Gnd 1.0 vvdd Vdd Gnd 5.0 .print dc v(OUT) v(IN) .PARAM LOAD=5K
.step lin param LOAD 5k 65k 20k .dc lin source vin 0 5.0 0.02
三、查看模型对电压传输特性的影响
* SPICE netlist written by S-Edit Win32 7.03 * Written on May 5, 2007 at 20:20:56 * Waveform probing commands .probe
.options probefilename="gongyuanji_amp_R_NMOS.dat" + probesdbfile="gongyuanji_amp_pmos.sdb" + probetopmodule="r_5"
* Main circuit: r_5
M1 OUT IN Gnd Gnd NMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u R2 OUT Vdd LOAD TC=0.0, 0.0 * End of main circuit: r_5 vin IN Gnd 1.0 vvdd Vdd Gnd 5.0
.print dc v(OUT) v(IN) .PARAM LOAD=5K
.dc lin source vin 0 5.0 0.02
四、查看直流工作点 * Main circuit: r_5
M1 OUT IN Gnd Gnd NMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u R2 OUT Vdd LOAD TC=0.0, 0.0 * End of main circuit: r_5 vin IN Gnd 1.8 vvdd Vdd Gnd 5.0 .op
.PARAM LOAD=5K 此结果用文本察看
* T-Spice 7.16 Simulation Sun Jun 03 14:24:32 2007 D:\Tanner\tanner\songmoni\N5 (CAZM)
* Command line: tspice -o D:\Tanner\tanner\songmoni\N5.out D:\Tanner\tanner\songmoni\N5 * T-Spice Win32 7.16.20020124.16:49:19 * Operating System: Windows NT/95
* Warning T-SPICE : unused model "pmos"
*SEDIT: probesdbfile="gongyuanji_amp_nmos.sdb" *SEDIT: probetopmodule="r_5" *SEDIT: Alter blocks = 0 * Device and node counts:
* MOSFETs - 1 MOSFET geometries - 1 * BJTs - 0 JFETs - 0 * MESFETs - 0 Diodes - 0 * Capacitors - 0 Resistors - 1 * Inductors - 0 Mutual inductors - 0
* Transmission lines - 0 Coupled transmission lines - 0 * V oltage sources - 2 Current sources - 0
* VCVS - 0 VCCS - 0 * CCVS - 0 CCCS - 0 * V-control switch - 0 I-control switch - 0 * Macro devices - 0 Functional model instances - 0 * Subcircuits - 0 Subcircuit instances - 0 * Independent nodes - 1 Boundary nodes - 3 * Total nodes - 4
* *** 1 WARNING MESSAGES GENERATED *SEDIT: Alter=0
*SEDIT: Analysis types DCOP 1 ACMODEL 1 AC 0 TRANSIENT 0 TRANSFER 0 NOISE 0 * BEGIN NON-GRAPHICAL DATA DC ANALYSIS
v(OUT)
v(Vdd) = 5.0000e+000 v(IN) = 1.8000e+000 i(vin) = 0.0000e+000 i(vvdd) = -4.3025e-004
* END NON-GRAPHICAL DATA * BEGIN NON-GRAPHICAL DATA AC SMALL-SIGNAL MODELS 0 M1 MODEL nmos TYPE NMOS ID 4.30e-004 VGS 1.80e+000 VDS 2.85e+000 VBS 0.00e+000 VTH 7.23e-001 VDSAT 7.87e-001 RS 0.00e+000 RD 0.00e+000 GM 6.89e-004 GDS 1.95e-005 GMB 0.00e+000 GBD 1.01e-012 GBS 1.01e-012 CGS 5.75e-014 CGD 6.36e-015 CGB 0.00e+000 CBD 7.38e-015 CBS 1.78e-014
1 R2 R 5.00e+003 VDROP -2.15e+000 CURRENT -4.30e-004
Element name cross-reference: 0 : M1 1 : R2
* END NON-GRAPHICAL DATA
* Parsing 0.00 seconds * Setup 0.01 seconds * DC operating point 0.00 seconds * -----------------------------------------
* Total 0.01 seconds * End of T-Spice output file 五、动态调试 * Main circuit: r_5
M1 OUT in Gnd Gnd NMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u R2 OUT Vdd LOAD TC=0.0, 0.0 * End of main circuit: r_5 .PARAM LOAD=5K
.include "D:\Tanner\tanner\TSpice70\models\ml2_125.md" .tran 2u 6m
c2 out GND 800ff vdd vdd GND 5.0
vin in Gnd sin 2.5 0.5 1000 0.0 0.0 0.0 .print tran in out
此输出明显失真
调静态工作点电压由2.5伏降为1.9伏 vin in Gnd sin 1.9 0.5 1000 0.0 0.0 0.0
调静态工作点电压由2.5伏降为1.8伏 vin in Gnd sin 1.8 0.5 1000 0.0 0.0 0.0
六、察看电压增益
.include "D:\Tanner\tanner\TSpice70\models\ml2_125.md" * Main circuit: r_5
M1 OUT IN Gnd Gnd NMOS L=2u W=22u AD=66p PD=24u AS=66p PS=24u R2 OUT Vdd LOAD TC=0.0, 0.0 * End of main circuit: r_5 vin in gnd 0.5 AC 2 90 vvdd Vdd Gnd 5.0 .ac DEC 5 1 100MEG
.PARAM LOAD=5K .print ac vdb(out) vp(out)
* Vdb=20lg（vout/vin）电压增益的常用表示方法vp 为电压的相位
当直流工作点由2伏变到1.8伏时，
可调整NMOS 管的宽W 的大小
若未加负载c1 out gnd 50pf从新做一到六
范文三：共源级放大器设计实验报告
共源级放大器设计实验报告 一、实验目的
1、掌握共源级放大器的设计方法。
2、掌握共源级放大器的调试与性能指标的测试方法。 二、
在S-Edit中
Cell1:
生成SPICE网表文件
通过Insert Command键在SPICE网表上添加设置参数(将vss改成gnd则电压保持正值)
(1)
(2)
(4)
用记事本打开文件:
* T-Spice 13.00 Simulation Sat Dec 13 09:57:44 2014 C:\Documents and
Settings\Administrator\桌面\Cell1(改).sp
* Command line: tspice -o "C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\Cell1(改).out" "C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\Cell1(改).sp"
* T-Spice Win32 13.00.20080321.01:01:33
*SEDIT: Alter blocks = 0
* Accuracy and Convergence options: * numndset|dchold = 100
*
* Timestep and Integration options: * relq|relchgtol = 0.0005
*
* Model Evaluation options:
* dcap = 2 defnrb = 0 [sq] defnrd = 0 [sq]
* defnrs = 0 [sq] tnom = 25 [deg C] *
* General options:
* temp = 25 [deg C] threads = 4
*
* Output options:
* acout = 1 ingold = 0
*
* Device and node counts:
* MOSFETs - 1 MOSFET geometries - 2 * BJTs - 0 JFETs - 0 * MESFETs - 0 Diodes - 0 * Capacitors - 0 Resistors - 1 * Inductors - 0 Mutual inductors - 0 * Transmission lines - 0 Coupled transmission lines - 0 * Voltage sources - 2 Current sources - 0 * VCVS - 0 VCCS - 0 * CCVS - 0 CCCS - 0 * V-control switch - 0 I-control switch - 0 * Macro devices - 0 External C model instances - 0 * HDL devices - 0
* Subcircuits - 0 Subcircuit instances - 0 * Independent nodes - 1 Boundary nodes - 3 * Total nodes - 4
*SEDIT: Alter=0
*SEDIT: Analysis types DCOP 1 ACMODEL 1 AC 0 TRANSIENT 0 TRANSFER 0 NOISE 0
* BEGIN NON-GRAPHICAL DATA
DC ANALYSIS - temperature=25.0
v(In) = 1.8000e+000
v(Out) = 4.4808e+000
v(Vdd) = 5.0000e+000
i1(VVoltageSource_1) = -1.0383e-004
i2(VVoltageSource_1) = 1.0383e-004
i1(VIN) = -0.0000e+000
i2(VIN) = 0.0000e+000
* END NON-GRAPHICAL DATA
* BEGIN NON-GRAPHICAL DATA
AC SMALL-SIGNAL MODELS - temperature=25.0
0
MNMOS_1 MODEL nmos TYPE NMOS REGION Saturation ID 103.83480u IBS 0. IBD -44.80826f VGS 1.80000 VDS 4.48083 VBS 0. VTH 555.41500m VDSAT 795.54490m BETA 185.04457u RS 0. RD 0. GM 165.52919u GDS 3.64698u GMB -84.58805u GBD 10.00000f GBS 10.00000f CDTOT 3.06248f CGTOT 14.50769f CSTOT 3.75291f CBTOT 1.63197f CGS 6.53134f CGD 1.44500f CGB 6.53134f CBD 1.61748f CBS 3.52470f
1
RRes R 5.00000K VDROP 519.17406m CURRENT 103.83481u
* VOLTAGE SOURCES
2 3
VVoltageSourc VIN VOLTAGE 5.00000 1.80000 CURRENT -103.83481u 0. POWER -519.17406u 0.
Element name cross-reference:
0 : MNMOS_1
1 : RRes
2 : VVoltageSource_1
3 : VIN
* END NON-GRAPHICAL DATA
*
* Parsing 0.00 seconds * Setup 0.01 seconds * DC operating point 0.08 seconds * Overhead 1.45 seconds * ----------------------------------------- * Total 1.55 seconds
* Simulation completed
* End of T-Spice output file
(5)
调静态工作点电压
(6)
Cell2:
Cell3:
Cell4:
自动布局布线:
1、打开L-Edit中的文件-另存为VerilogA中生成Layout1.tdb
2、打开替换设置
使用Lights.tdb作为模板
3、打开工具-SPR-设置添加库文件lightslb.tdb和文件addspr.tpr
在Core Setup,Padframe Setup,Pad Route Setup中设置
4、打开工具-SPR-自动安置单元和布线
Run后
范文四：单级电流源负载共源级放大器设计
学年学期: 2016 -2017 学年 ,春,秋学期 课程名称: 模拟IC设计 学生学院: 光电工程学院 专业班级: 16021401 学生学号: 123451 学生姓名: XXX 联系电话: xxxxxxxx
重庆邮电大学教务处制
课程名称 模拟IC设计 课程编号 实验地点 1221 实验时间 2017.3.16 校外指导教师 校内指导教师 周前能 实验名称 单级电流源负载共源级放大器设计
评阅人签字 成绩
一、实验目的
1、熟练掌握使用Cadence Virtuoso ADE5.1.41软件进行原理图的编辑;
2、掌握使用器件设计参数表格的数据进行电路设计;
3、掌握电流源负载的共源放大器的设计方法。
二、使用仪器、材料
实验软件:Cadence IC Virtuoso ADE 5.1.41
三、实验步骤
3.3V
VbpMP2MP1
Vout
MN1
I1VG
(1)单级共源放大器设计:VDD=3.3V,I=100uA,Av>30db，输出摆幅>2V。 1、首先进行相关参数估算:
A:根据输出摆幅要求，分配NMOS和PMOS的过驱动电压，电路如图1.
Vonn+Vonp<1.3v ==""> 取Vonn=0.35V,Vonp=0.5V; B:估算共源放大器增益:
2I11,VG,Vthn,n，,pIVonn(,n，,p)Av=gmn1(ron//rop1)=， 由上可知，电流源负载的共源放大器小信号增益只和过驱动电压和放大级的沟道长度调
制系数有关，所以我们选择输入管的过驱动电压为0.35V，L取1um即可， C:估算静态工作电压:VG=0.35+Vthn=0.35+0.55=0.9;Vbp=3.3-0.5-0.75=2.05
输出节点的静态工作点(0.35+2.8)/2=1.575V,
,n,0.03,,p,0.11D:当l=1um时，通过查表1.2可知，，
2I,200ua/0.35v,571uA/V，VonnGmn=
11,,71.4k,,1,,(n，p)ID(0.03，0.11)Vx100uaRout,
Av=gmRout=571uA/Vx71.4k=40.7 E:估算器件宽长比，通过查表1可知，Kn=92,Kp=43
22Vonn,(W/L)MN1=I/(Kn*)=100/(92*0.35)=8.879=9u/1u
22Vonp,(W/L)MP1=I/(KP*)=100/(43*0.5)=9.39.5=9.5u/1u
四、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
第一部分
一、实验电路图截图如下:
二、对nmos管的瞬态分析如下，可以看到其输入在0.95V附浮动，其输出在1.65V附近浮动，即在
静态工作点附近波动。
三、ac扫描结果。
第二部分
图一:(1)根据实验要求搭建电路图
(2)Vbn=Vgs(mn2)+Vds(mn1)=1.8V，电路图上部不变，pmos参数不改变。 (3)对VG进行dc分析，使Vout=1.65，VG=943mv (4)mn1、mn2的width进行dc扫描使增益最大。
图二:
图三:
五、实验结果及分析
分析:通过调整，增益都达到了相关试验要求，达到了实验的目的。 在实验过程中，遇到了较多问题:
1、在对pmos管进行直流分析来确定mos管的w值时，一直提示出错，系统提示mp、mn没有正确的
定义。
解决过程及方法:
经过检查发现是仿真时库文件没有正确的导入，重新导入库文件后就仿真成功了。 、在对pmos管进行直流分析时，发现仿真出来的图像没有达到2.1V。 2
解决方法:
将mos管的倍数改为10倍以后就达到了预定目标。
范文五：西北工业大学 实验二 共源级放大器分析
实验二 共源级放大器分析
图中电路（
WL1
）=50/0.5,（
WL2
）=20/0.5,VDD=3V。Vb=2.1V
(1)
执行DC 分析获得输入偏置电平，要求此时输出偏置电平为1.5V 。在DC 分析结果中，标出关键点(工作区的交界点) 。并指出增益最大时的输入偏置电平。
对图1：
在代码中加入.meas DC VGN when V(DN)=1.5V，在生成的.lis 文件，中查找到输出电压VDS=1.5V时，得到的输入偏置电平约为VGS=0.96V
仿真得到的输出电压Vout如上图中的绿色的图线显示。 截止区与线性区分界线：VGS
线性区与饱和区分界线：VDS>VGS?VTH, 通过awaves 建立一个新的函数为V =VGS?VTH?VDS，如上图中红线所示，易知V=0时即为我们所求的工作点，此时VGS=1.07V 同样，建立G =
d VOUTd VGS
下图此时VGS=1V，G =?11。
所编写的.sp 代码如下图：
对图2：
通过在代码中加入.meas dc GN1 when V(out)=1.5，在生成的.lis 文件中查找到输出电压Vout=1.5V时，得到的输入偏置电平约为VGS=1.04V
仿真得到的输出电压Vout如上图中的绿色的图线显示。 截止区与饱和区分界线：VGS
线性区与饱和区分界线：VDS>VGS?VTH, 通过awaves 建立一个新的函数为V =VGS?VTH?VDS，如上图中红线所示，易知V=0时即为我们所求的工作点，此时VGS=1.55V 同样，建立G =
d VOUTd VGS
下图此时VGS=0.75V，G =?1.43。
所编写的.sp 代码如下图：
对图3：
通过在代码中加入.meas dc VGN1 when v(out)=1.5，在生成的.lis 文件中查找到输出电压Vout=1.5V时，得到的输入偏置电平约为VGS=0.73V
仿真得到的输出电压Vout如上图中的绿色的图线显示。 截止区与饱和区分界线：VGS
线性区与饱和区分界线：VDS>VGS?VTH, 通过awaves 建立一个新的函数为V =VGS?VTH?VDS，如上图中红线所示，易知V=0时即为我们所求的工作点，此时VGS=0.75V 同样，建立G =
d VOUTd VGS
下图此时VGS=0.75V，G =?29.9。
所编写的.sp 代码如下图：
(2) 执行tran 分析，输入要求为正弦信号幅值5mv, 频率1K, 并通过tran 分析的波形，计算增益。(提示：使用Hspice 自带的函数测出输入输出信号的峰峰值，计算增益) 逐步增大输入正弦信号的幅值到观察幅值达到多少时会有失真发生，失真的原因是什么？
如图1：
(3) 执行AC 分析，仿真得出-3db 频率值，低频增益数值，并与手工计算结果比对。从波形中给出该频率点的相移量。
(4) 对图1重新执行频率分析，观察在R=2K 20K 200K 时的3db 带宽和增益有何不同。
(5) 将MODEL 中沟道调制系数改为0，再次对图1执行频率分析，观察在R=2K 20K 200K时的低频增益及3db 带宽和(2)又有何不同。说明了什么问题？
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