IC课设报告电流源负载共源极放大器的设计
华中科技大学-IC课程设计实验报告(比例放大器设计)
华中科技大学-IC课程设计实验报告(比例放大器设计)华中科技大学题目：比例放大器设计院系：专业班：姓名：学号：指导教师：20XX年XX 月I摘要在模拟电路中对放大器进行设计时，差分放大器由于能够实现两倍放大和能够很好的抑制共模噪声的优良性能而被广为应用。
本文利用放大器的“虚短”“虚断”的特性对比例放大器的结构及放大器的构成和基本参数进行了设计，其中放大器采用差分放大结构。
关键词：比例放大器差分放大器一级结构二级结构IAbstractWhen designing an amplifier, differential amplifiers,with its twice higher gain and its restrain to Common-mode disturbance,is more widely used than other kinds of amplifiers.In this report,we make use of the properties of “virtual short cicuit”a nd “virtual disconnection” and design the structure and parameters of the whole circuit as well as the structure of the amplifier.Key Words：Proportion amplifier Differential amplifiers Level 1 Level 2II目录摘要 (I)ABSTRACT (ⅠII)1 题目要求 (1)2 设计过程 (2)2.1 基本结构及分析 (2)2.1.1 外围电路分析 (2)2.1.2 运算放大器选择 (3)2.2 工艺参数提取 (3)2.3 理论推导与计算……………………………………………………III (5)2.4 仿真 (6)2.5 二级密勒补偿运算放大器 (10)2.6 仿真结果 (13)2.7 综合仿真 (17)3 结果分析与结论 (22)4 心得体会 (23)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (27)IV11 题目要求设计一个比例放大器，参考电路如下：要求：（1） 自行设计放大器的结构与MOS 尺寸参数、电阻R1、R2的阻值，以达到相关性能指标；（基于0.35um COMS 工艺，MOS 管长度均设定为Lmin=1um ）（2） 用HSPICE 软件仿真电路。
单级电流源负载共源级放大器设计
学生实验实习报告册学年学期：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(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. V onn+V onp<1.3V ==> 取V onn=0.35V ,V onp=0.5V; B:估算共源放大器增益：Av=gmn1(ron//rop1)=)(on 11th 2p n n V pI n n V VG I λλλλ+=+-，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 ,D:当l=1um 时，通过查表1.2可知，11.0,03.0n ==p λλ，Gmn=，V uA v ua n V I/57135.0/200on 2===out R Ω=+=+-k ua V IDp 4.71100x )11.003.0(1)n (11λλAv=gmRout=571uA/Vx71.4k=40.7E:估算器件宽长比，通过查表1可知，Kn=92,Kp=43 (W/L)MN1=I/(Kn*n V on 2)=100/(92*0.352)=8.87≈9=9u/1u(W/L)MP1=I/(KP*onp 2V )=100/(43*0.52)=9.3≈9.5=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。
共设放大电路课程设计
共设放大电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握放大电路的基本原理，包括放大器的类型、工作状态和主要参数。
2. 学生能描述并分析放大电路中各元件的作用及相互关系。
3. 学生能运用数学表达式和图形描述放大电路的性能指标，如增益、带宽、输入阻抗和输出阻抗。
技能目标：1. 学生能够根据实际需求，设计简单的放大电路，并运用仿真软件进行模拟。
2. 学生能够运用测试仪器对放大电路进行性能测试，并分析实验数据。
3. 学生能够解决放大电路中常见的故障问题，优化电路设计。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到放大电路在实际应用中的重要性，激发学习兴趣。
2. 学生通过合作学习，培养团队协作能力和沟通表达能力。
3. 学生能够树立正确的工程观念，关注电子技术的发展，具备创新意识和实践能力。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，旨在帮助学生掌握放大电路的基本原理和设计方法，提高学生的实际操作能力。
学生特点：学生已具备一定的电子技术基础知识，具有较强的动手能力和探索精神。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，采用任务驱动、合作学习等教学策略，培养学生自主学习和解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，具备一定的电子技术实践技能。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 放大电路基本原理：介绍放大器的类型、工作状态和主要参数，分析放大电路的基本原理和性能指标。
2. 放大电路元件及特性：讲解放大电路中各元件的作用，如晶体管、运算放大器、反馈电阻等，以及它们的特性曲线和主要参数。
3. 放大电路的设计与分析：学习放大电路的设计方法，包括静态工作点、动态范围和频率响应等方面的分析。
4. 性能指标的计算与优化：介绍放大电路性能指标的计算方法，如增益、带宽、输入阻抗和输出阻抗，探讨如何优化电路设计以提高性能。
5. 放大电路的实际应用：分析放大电路在实际应用中的案例，如音频放大器、测量放大器等，使学生了解放大电路的广泛应用。
东南大学 Hspice电流源负载共源放大器设计
直流分析：（1）考虑Iref一定时，扫描输入电压ＶIN，得到输出VOUT的曲线从而确定，偏置电压VIN的选取。
代码：* CS Amplifier.option post=2.lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' tt.lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' captypical.param iref_value=100uA.param Ln=1u m=1.param Wn1=m*10u Wn2=m*30u.param cl=10p* componentsm1 out vin 0 0 mn w=Wn1 l=Lnm2 out 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Lnm3 1 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Lnc1 out 0 cl*the sourceiref 1 0 100uvdd1 vdd 0 dc 5vin1 vin 0 dc 5.dc vin1 0 5 0.01.measure dc ttrans when v(out)=2.5.print dc v(out).end由此可确定当Ｌn＝１u，Iref＝１00uA时，VIN＝1.33Ｖ（2）以iref为变量，得到一簇输出特性曲线。
代码：* CS Amplifier.option post=2.lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' tt.lib 'C:\hspice\h05mixddst02v231.lib' captypical.param iref_value=100uA.param Ln=1u m=1.param Wn1=m*10u Wn2=m*30u.param cl=10p* componentsm1 out vin 0 0 mn w=Wn1 l=Lnm2 out 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Lnm3 1 1 vdd vdd mp w=Wn2 l=Lnc1 out 0 cl*the sourceiref 1 0 100uvdd1 vdd 0 dc 5vin1 vin 0 dc 5*.dc vin1 0 5 0.01*.measure dc ttrans when v(out)=2.5.dc vin1 0 5 0.01 sweep iref 0u 200u 20u.print dc v(out).end最左边为Iref=0的情况。
电流源负载的共源放大器
将之前预先计算好的各个管子的宽长比调整好 进行瞬态分析
很明显，从图中看到 Vout 静态时=1.51V，Id 静态时等于=1mA，并且输出电压摆幅 =2.6-0.3=2.3V，所有指标都满足了设计的要求。
在添加 ac 分析，进行增益计算发现
增益达到了 40dB，满足实验要求。 实验总结 在过驱动电压，Vds，宽长比和其他工艺参数都相同的情况下，沟道长度越小的管 子提供的电流越大。观察此公式，Id=2 μn Cox L （Vgs − Vthn） (1+λn Vds)，沟长越小， λn 越大，所得 Id 也就更大。 而此次试验设计过程中我们可以发现，设计的宽长比都是特别的大，在实际版图 设计过程中这并不能轻易的实现， 这也给我们带来启示， 想要达到实验预期的增益效果， 并不能仅仅依靠增加宽长比来解决问题，因为宽长比增加的同时，也可能带来一些其他 的问题影响，这需要在以后的实验过程中多多领悟。 指导教师批阅意见：
1 W 2
成绩评定：
指导教师签字： 年 月 日
备注：
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。 2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后 10 日内。
1 W 2
gm=5.88 m，rout=67.8 K 由于 Av≈������������������ (ro1//ro2)=100，可以计算出在此条件下 ro2 需要等于 22.7K， 因此，设计 PMOS 的时候要考虑输出电阻为 22.7K 即可 PMOS 设计如图所示
下面进行总体设计，将两个 MOS 管拼接在一起
深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称：
模拟集成电路设计
实验项目名称：
电流源负载的共源放大器
学院：
《模拟集成电路设计》实验指导2
3
copy right @mwy;
Email: mwy@
一些操作 Tips： 可以将输入输出曲线分开进行对比。横向拉开，从而得到更细致的图形。
②可以放置 marker 获得某一点的坐标。方法是点击 marker->place->trace marker (vert marker, horiz marker)。然后点击图形上的某一点，便可显示该点的坐标。 7、静态工作点参数的查看。 DC 分析之后，在 ADE 窗口选择 Tools-Results Browser(这是结果浏览窗口)，弹出直流分 析结果的窗口。依次选择 psf-dcOpInfo-info-M0(M0 的静态工作点)。可以找到 M0 各个参数 值。选中某一项参数点击右键，选择 Tab，可以查看此项参数值。其他管子的参数亦同样查 看。 例如，①在本例中，我们可以查看 M2 管(NMOS)的静态跨导 gm，漏源间的跨导 gds(输出 电阻 ro=1/gds)， 以及 M0 管(PMOS)的漏源跨导 gds， 从而能够手动计算增益。 例如， 当 W=2μm， -4 -5 -5 L=0.18μm 时，可以查看得 gmN=7.33*10 ；gdsN=2.124*10 ；gdsP=1.844*10 。根据增益公式
9、利用计算器(或结合 outputs->setup)获得自己想要的参数值。 计算器功能非常强大，也是我们常用的工具。在 ADE 窗口点击 tools->calculator，可以 调出计算器。也可以在某个波形显示页面用相同的办法调出。计算器显示页面如下： 选择一种分析模式，可以计算的数 据类型会跟随改变。主要的数据类型有：
2 copy right @mwy; Email: mwy@
共源放大电路课程设计
共源放大电路课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握共源放大电路的基本原理、设计和分析方法。
通过本课程的学习，学生应该能够：1.描述共源放大电路的基本结构和工作原理。
2.分析共源放大电路的输入输出特性，包括电压增益、输入阻抗和输出阻抗。
3.设计简单的共源放大电路，并能对其性能进行评估。
4.应用共源放大电路解决实际问题，如信号放大、滤波等。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括共源放大电路的基本原理、设计和分析方法。
具体内容包括：1.共源放大电路的基本结构和工作原理。
2.共源放大电路的输入输出特性。
3.共源放大电路的设计方法和步骤。
4.共源放大电路的应用实例。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
具体方法如下：1.讲授法：通过讲解共源放大电路的基本原理、设计和分析方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行分组讨论，分享学习心得和经验，提高学生的理解和应用能力。
3.案例分析法：分析实际应用中的共源放大电路案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手搭建和测试共源放大电路，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：《电子电路基础》等相关教材。
2.参考书：提供相关的学术论文和书籍，供学生深入研究。
3.多媒体资料：制作PPT、视频等教学资料，帮助学生更好地理解共源放大电路的相关知识。
4.实验设备：提供实验室设备，如模拟电路实验板、测试仪器等，让学生能够进行实际操作和测试。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评估方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括：1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置相关的练习题和项目任务，评估学生的理解和应用能力。
3.考试：安排期末考试，以评估学生对课程知识的掌握程度。
IC课设报告 电流源负载共源极放大器的设计
IC课设报告题号：题目：电流源负载共源极放大器的设计指导老师：院系：专业班级：学号：同组成员：姓名：目录一．背景简介1.CMOS2.Hspice二．设计目标三．设计思路概述1.流程2.高频分析四．具体设计步骤1.选取W/L的值2.仿真单个MOS的特性3.相关参数计算4.小信号等效电路及增益，带宽5.整体仿真增益和带宽结果五．电路相关曲线仿真1.直流特性仿真2.瞬态分析仿真3.功耗分析仿真4.相位仿真曲线5.幅值仿真曲线六．理论与实际的讨论1.数据2.继续思考七．课程小结1.收获和建议2.成员工作量一．背景简介1.CMOS当今世界,随着计算机、通讯、网络技术的迅猛发展和全球经济一体化进程的加快,发展微电子产业的重要性已日益为各国政府及有识之士所接受。
当今社会进入到了一个崭新的信息化时代，微电子技术正是信息技术的核心技术。
集成电路(Integrated Circuit,简称IC)就是将有源元件(二极管、晶体管等)和无源元件(电阻、电容等)以及它们的连线一起制作在半导体衬底上形成一个独立的整体. 集成电路的各个引出端就是该电路的输入，输出，电源和地。
学习了解IC方面的知识已成为每一个当代大学生的基本要求。
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。
下图是电流源负载共源放大器。
这种结构采用电流源负载代替PMOS二极管连接的负载。
电流源是共栅结构，采用栅极加直流电压偏置VGG2 的P沟道管实现。
小信号性能可由模型中用gm2vout＝0（考虑M2 的栅极交流接地）来求得。
小信号电压增益为：取决于器件尺寸、电流和使用的技术，这个电路的典型增益在－10～－100 的范围内。
为了用电阻性负载得到类似的增益，必须使用远远高于5V的电源电压。
实验二共源放大器的设计
实验二共源放大器的设计实验二是关于共源放大器的设计。
共源放大器是一种基本的放大器电路，常常用于放大低频信号。
在本次实验中，我们将学习如何设计一个共源放大器电路，并进行相关性能测试和分析。
首先，让我们明确共源放大器的基本构成。
一个典型的共源放大器电路包括一个MOSFET晶体管、电流源电路和负载电阻。
通过电流源提供稳定的偏置电流，晶体管将输入信号放大，并通过负载电阻输出。
在设计共源放大器电路时，有几个关键的参数需要考虑。
首先是偏置电流设计，即选择适当的电流偏置以确保MOSFET工作在其恒流区。
正确的偏置电流可以提供最佳的线性增益和低失真。
其次是电压增益的设计。
电压增益是指输出信号的幅度与输入信号幅度之间的比值。
要选择适当的电压增益以满足电路的需求。
还有输入和输出阻抗的设计，需要保证输入电阻足够高，以避免对输入信号的干扰，同时输出电阻足够低，以便与负载电阻匹配。
接下来，我们将通过以下步骤设计共源放大器电路：1.选择适当的MOSFET晶体管。
根据电路要求选择合适的MOSFET，其中重要的参数包括传导电阻、截止频率和最大功耗等。
2.设计电流源电路。
确保电流源电路能够提供所需的偏置电流，并保持其稳定性。
3.设计负载电阻。
根据电路需求选择适当的负载电阻，以确保最佳的功率传输和线性增益。
4.设置偏置电流。
通过调整电流源电路中的电流设置偏置电流，以使MOSFET处于恒流区。
5.选择适当的电容。
在输入和输出端添加适当的耦合和旁路电容，以减小干扰和提高频率响应。
6.进行电路测试和分析。
使用信号发生器提供输入信号，通过示波器测量输出信号。
可以分析电压增益、频率响应、失真等性能参数。
在进行实验时，我们需要使用电路仿真工具（如SPICE）进行模拟和分析。
通过调整参数并观察仿真结果，可以优化电路性能。
在实验报告中，我们应该包括实验电路图、电路参数表、仿真结果、电压增益、频率响应和失真分析等内容。
总结起来，实验二是关于共源放大器的设计。
运算放大器电路的设计IC课程设计报告
《IC课程设计》报告运算放大器电路的设计系（部）：控制科学与工程系专业：自动化班级：1008班姓名：学号：同组人：摘要本次课程设计的主要目的在于能够熟练的理解电路，并掌握对电路原理图进行小信号等效，通过等效小信号电路图进行理论计算公式的推导。
本题运算放大器的设计方法为：先分析电路结构，运用小信号等效电路图推算出放大系数Av，相角裕度Phase的计算公式，通过题目给定的限定条件和推算出的公式计算出管子的尺寸大小，然后运用hspice仿真，若仿真结果相差太大，则对整个电路图重新进行分析和计算，若仿真结果与期望值略有偏差，则对管子尺寸大小或者电流分配进行微小调节，直到仿真结果满足要求为止。
关键字：pmos、nmos、单管放大系数、单位增益带宽、静态特性、频率特性、HspiceAbstractThe main purpose of this course design is to the understand the circuit skillfully, and to master the skill to change circuit principle diagram into small signal equivalent, deducing the theoretical formula by understanding the small signal equivalent Ontology of operational amplifier design method is: first ,analysis of the circuit structure, calculating Av amplification coefficient tor Phase margin by using the small signal equivalent circuit diagram. calculating the size of the pipe sizethrough the topic about the limited conditions and the formulas, then use hspice simulation. if there's a huge difference between the simulation results,then calculate the circuit again. if there is a little deviation between results of simulation and expectations, make small adjustment on pipe size or current distribution until the simulation results meet the requirements.Key Words：pmos、nmos、Single tube amplification coefficient、unity-gain bandwidth、static characteristics、frequency characteristic、Hspice目录摘要 (I)Abstract (I)一、设计目标（题目） (1)二、相关背景知识 (2)2.1、mos管 (2)2.1.1、直流参数 (2)2.1.2、交流小信号参数 (2)2.1.3、相关公式 (2)2.2 、差分式放大器 (3)三、电路结构 (4)3.1、电路描述 (4)3.2、静态特性 (5)3.3、动态特性 (6)四、设计过程 (8)4.1、NMOS的特性仿真及参数推导 (8)4.2、PMOS的特性仿真及参数推导 (9)4.3、二级运算放大器参数推导 (10)4.4、二级运算放大器仿真及参数调整 (11)4.4.1、电路原理图 (11)4.4.2、计算初值仿真网表及说明 (11)4.4.3、参数调整仿真网表及说明 (12)4.4.4、网表生成.lis文件内容分析 (13)4.4.4.1、静态仿真结果输出分析 (13)4.4.4.2、动态特性仿真结果分析 (13)4.4.5、仿真图形分析 (14)4.4.5.1、频率特性仿真图 (14)4.4.5.2、输入、输出波形仿真 (15)五、总结 (16)5.1、个人心得 (16)5.2、课设碰到的主要疑问以及自己个人对问题的理解 (18)六、参考文献 (20)七、附录 (20)分工 (20)一、设计目标（题目）Caculate the Av of this apmolifier助教额外附加电路指标要求：Hspice library 0.35umAv=60db；I《8uaPhase margzh》45°.二、相关背景知识 2.1 mos 管Mosfet 作为信号放大时，其输入的信号一般为交流信号，即随时间而变化的电信号，这是器件的特性将因信号变化的大小及快慢而不同，有低频、高频之分。
模电课程设计报告《OCL功率放大器设计》
一、课程设计任务及要求1、设计目的①学习音频功率放大器的设计方法②了解集成功率放大器内部电路工作原理根据设计要求,完成对音频功率放大器的设计,进一步加强对模拟电子技术的了解④采用集成运放与晶体管原件设计OCL功率放大器⑤培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力2、设计指标①频率响应:50Hz≤f≤20KHz②额定输出功率:P o=10③负载电阻:R L=8Ω④非线性失真尽量小⑤输入信号:U i=100mv3、设计要求①画出电路原理图②元器件及参数选择③电路的仿真与调试分析设计要求，明确性能指标；查阅资料、设计方案分析对比。
4、制作要求论证并确定合理的总体设计方案，绘制结构框图。
5、OCL功率放大器各单元具体电路设计。
总体方案分解成若干子系统或单元电路，逐个设计，计算电路元件参数；分析工作性能。
6、完成整体电路设计及论证。
7、编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
二、总体方案设计1、设计思路功率放大器的作用是给负载R l提供一定的输出功率，当R I一定时，希望输出功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能小，且效率尽可能高。
由于OCL电路采用直接耦合方式，为了保证工作稳定，必须采用有效措施抑制零点漂移，为了获得足够大的输出功率驱动负载工作，故需要有足够高的电压放大倍数。
因此，性能良好的OCL功率放大器应由输入级，推动级和输出机等部分组成。
2、OCL功放各级的作用和电路结构特征①输入级：主要作用是抑制零点漂移，保证电路工作稳定，同时对前级（音调控制级）送来的信号作用低失真，低噪声放大。
为此，采用带恒流源的，由复合管组成的差动放大电路，且设置的静态偏置电流较小。
②推动级作用是获得足够高的电压放大倍数，以及为输出级提供足够大的驱动电流，为此，可采带集电极有源负载的共射放大电路，其静态偏置电流比输入级要大。
③输出级的作用是给负载提供足够大的输出信号功率，可采用有复合管构成的甲乙类互补对称功放或准互补功放电路。
关于放大器的课程设计
关于放大器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解放大器的基本概念，掌握放大器的种类及工作原理。
2. 学生能描述放大器在电子电路中的应用，了解放大器参数对电路性能的影响。
3. 学生掌握放大器电路的分析与设计方法，能运用所学知识解决实际问题。
技能目标：1. 学生能运用放大器电路原理，搭建简单的放大器电路，并对其进行调试与优化。
2. 学生能通过实验，观察和分析放大器电路的性能，提高实验操作和数据分析能力。
3. 学生能运用所学知识，设计简单的放大器应用电路，培养创新意识和实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习放大器知识，激发对电子技术的兴趣，培养探究精神和自主学习能力。
2. 学生在团队合作中，学会沟通交流，培养团队协作意识和责任感。
3. 学生了解放大器在科技发展中的应用，认识到电子技术对社会进步的重要性，增强社会责任感。
课程性质：本课程为电子技术基础课程，旨在让学生掌握放大器的基本原理和实际应用。
学生特点：学生具备一定的电子基础知识，对电子技术有一定兴趣，但缺乏实际操作经验。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新意识。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 放大器基本概念：介绍放大器的定义、功能、分类及其在电子电路中的应用。
- 教材章节：第一章 放大器概述- 内容：放大器的定义、放大器的作用、放大器的分类、放大器的应用领域。
2. 放大器工作原理：讲解各种放大器的工作原理，重点掌握晶体管放大器、运算放大器。
- 教材章节：第二章 放大器工作原理- 内容：晶体管放大器、场效应管放大器、运算放大器、功率放大器的工作原理。
3. 放大器电路分析与设计：学习放大器电路的分析方法，掌握放大器电路的设计步骤。
- 教材章节：第三章 放大器电路分析与设计- 内容：放大器电路分析方法、放大器电路设计步骤、放大器电路性能指标。
电流源负载的共源放大器
深圳大学实验报告课程名称：模拟集成电路设计实验项目名称：电流源负载的共源放大器学院：信息工程学院专业：集成电路设计与集成系统指导教师：报告人：学号：班级：实验时间：实验报告提交时间：教务部制实验内容：根据实验内容中仿真方法，完成课本《模拟CMOS集成电路设计》P79中习题 3.14 的设计与仿真：设计一个电流源负载的共源放大器，要求增益大于40dB，输出电压摆幅超过2.2V, 并仿真其直流与交流特性曲线，列出其设计与仿真的过程。
实验过程：本实验要求电流源负载的共源放大器的增益要达到100（40dB），我们可以通过公式A v≈g m1(ro1//ro2)=100得知，所以我们的g m1ro1本征增益最好在200甚至以上。
所以选择NMOS沟长L=700nm。
根据要求摆幅要达到2.2V以上，所以选定V out在静态时=1.5V。
对于每个管子，在过驱动电压上平均有0.4V的余度。
实测当沟长=700nm时，Vthn=0.8V。
据此，选择Vin=1.1V，使过驱动电压为0.3V。
在此沟长下λn≈0.028结合公式Id=12μn Cox WL（Vgs−Vthn）2(1+λn Vds)，计算出NMOS宽长比大约是70到此为止NMOS的器件参数计算为完毕，经DC仿真得知gm=5.88 m，rout=67.8 K由于A v≈g m1(ro1//ro2)=100，可以计算出在此条件下ro2需要等于22.7K，因此，设计PMOS的时候要考虑输出电阻为22.7K即可PMOS设计如图所示下面进行总体设计，将两个MOS管拼接在一起将之前预先计算好的各个管子的宽长比调整好进行瞬态分析很明显，从图中看到V out静态时=1.51V，Id静态时等于=1mA，并且输出电压摆幅=2.6-0.3=2.3V，所有指标都满足了设计的要求。
在添加ac分析，进行增益计算发现增益达到了40dB，满足实验要求。
实验总结在过驱动电压，Vds，宽长比和其他工艺参数都相同的情况下，沟道长度越小的管子提供的电流越大。
实验四 电流源负载共源放大器
华侨大学电子工程系集成电路设计与分析实验B（模拟集成电路分析与设计课程实验）实验（四）单级电流源负载共源放大器设计华侨大学厦门专用集成电路系统重点实验室-2012-单级电流源负载共源放大器设计集成电路设计与分析实验B（四）2012年-03月-27日19：00机电信息实验大楼A526一、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.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、实验软件：Cadence IC Virtuoso ADE 5.1.41三、实验要求：实验前请做好预习工作，实验后请做好练习，较熟练地使用Virtuoso软件对原理图进行编辑并熟练掌握常用的几种低频模拟电路的分析方法。
华侨大学电子工程系（The Department of Electronic Engineering Huaqiao University）1单级电流源负载共源放大器设计四、实验要点掌握说明1.掌握从手算进行电路设计的方法2.掌握电流源为负载的共源方法器的设计方法3.掌握微调电路，使电路满足设计的静态工作点的方法4.熟练掌握仿真跨导-输入电压特性的方法5.熟练掌握仿真输出摆幅的方法6.熟练掌握输出–输入电压特性的方法7.对手算结果和仿真结果进行对比实验要求：1.实验预习要求完成4.1部分的电路估算设计。
2.课堂实验要求完成4.2部分，并检查3.实验报告电子版提交，包含4.1部分、4.2部分。
提交时以附件形式请发至以下邮箱：（实验登记以本邮箱为准，发至其他邮箱不予登记）hww19830214@4.邮件题目请以下列格式：姓名-个人学号-实验编号（即第几次）。
5.实验报告电子版请用Word完成，仅支持Word2003版本.doc格式。
使用Word2007的同学请将文件转换成Word2003能够打开的格式。
附件名称请按以下格式：姓名-学号-实验名称.doc。
课程设计---放大器的设计
放大器的设计一、设计要求在如图所示的电桥中，电阻R=10kΩ，R的最大值为50kΩ，设电桥电压为3.5V，试设计一个放大器，当电桥电阻变化ΔR=0Ω时，放大器输出0V，当电桥电阻变话ΔR=50Ω时，放大器输出4.0V。
[1]二、参考电路R110.05kohm R29.95kohmR39.95kohmR410.05kohm123U1OPAM P_3T_VIRT UAL123U2OPAM P_3T_VIRT UAL123U3OPAM P_3T_VIRT UAL4.000V+-R51kohmR676.1905kohmR71kohmR81kohmR91kohmR101kohmR1176.1905kohmV2220V 50Hz 0DegT1TS_MISC_25_TO_11243D13N257R12100ohmD21N747AC190uFR13502ohm三，工作原理1，电桥：采用4个R=10k Ω的电阻组成电桥，将阻值的变化转化为电压的变化（ΔV ），作为放大电路的输入。
2，放大器：根据精密放大电路的公式计算输出电压Id o u R R R R u ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=538921，其中21I I Id u u u -=，即电桥两端压差。
当Ic I I u u u ==21时，当IcB A u u u ==中电流为零，Ic O O u u u ==21，输出电压0=O u 。
可见，电路放大差模信号，抑制共模信号。
差模放大倍数数值越大，共模抑制比越高。
当输入信号中含有共模噪声时，也将被抑制[2]。
3，稳压管：稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内（或者说在一定的功率损耗范围内），端电压几乎不变，表现出稳压特性。
1I u 2I u Ou四，参数计算 1、测量电桥的计算()()V 7413.150101010102.53)(133=-⨯⨯⨯⨯=∆-⨯∆-+∆+=（R R R R R R V U()()()V R R R R R R V 7588.150101010102.532U 33=+⨯⨯⨯⨯=∆+⨯∆-+∆+=VV V U U Vo 0175.07413.17588.1121=-=-=2、放大电路的计算 (R 7 =R 9, R 5=R 10, R 6=R 11)如果对于V o1=0.0175V 时，输出电压为 4.0V ，则有放大倍数为4.0/0.0175=228.5714倍。
共发放大器课程设计
共发放大器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解共发放大器的基本工作原理，掌握其电路组成及功能。
2. 学生能运用公式计算共发放大器的放大倍数，分析影响放大倍数的因素。
3. 学生了解共发放大器在实际应用中的优缺点，如稳定性、频率响应等。
技能目标：1. 学生能独立完成共发放大器电路的搭建，并进行调试。
2. 学生能够运用所学知识，解决共发放大器在实际应用中遇到的问题。
3. 学生掌握使用示波器、信号发生器等仪器进行实验操作，分析实验数据。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学生探索科学原理的欲望。
2. 培养学生具备团队协作精神，学会与他人共同解决问题。
3. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，遵循实验操作规范。
课程性质：本课程为电子技术基础课程，以实验和实践为主，结合理论知识，培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：学生为初中生，具备一定的物理知识和电子技术基础，好奇心强，喜欢动手实践。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过实验发现规律，培养学生解决问题的能力。
同时，关注学生的个体差异，提供个性化指导，确保每位学生都能达到课程目标。
在教学过程中，关注学生的情感态度，营造积极向上的学习氛围。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 理论知识：- 共发放大器的基本原理和分类- 共发放大器的电路组成、功能及工作过程- 影响共发放大器放大倍数的因素及计算方法- 共发放大器的频率响应、稳定性等性能特点2. 实践操作：- 共发放大器电路的搭建与调试- 使用示波器、信号发生器等仪器进行实验操作- 分析实验数据，探讨影响共发放大器性能的因素- 针对实际问题，优化共发放大器电路设计3. 教学大纲安排：- 第一课时：共发放大器基本原理、电路组成及分类- 第二课时：共发放大器工作过程、放大倍数计算- 第三课时：共发放大器性能分析、实践操作指导- 第四课时：实验操作、数据分析与优化设计教学内容依据教材相关章节，结合课程目标进行组织和安排。
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 +V Imax ）/24．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4≥u A2）负载电阻 R L =10k Ω3）下限频率f L ≤20Hz ，上限频率f H ≥200kHz2．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。
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IC课设报告题号：题目：电流源负载共源极放大器的设计指导老师：院系：专业班级：学号：同组成员：姓名：目录一．背景简介1.CMOS2.Hspice二．设计目标三．设计思路概述1.流程2.高频分析四．具体设计步骤1.选取W/L的值2.仿真单个MOS的特性3.相关参数计算4.小信号等效电路及增益，带宽5.整体仿真增益和带宽结果五．电路相关曲线仿真1.直流特性仿真2.瞬态分析仿真3.功耗分析仿真4.相位仿真曲线5.幅值仿真曲线六．理论与实际的讨论1.数据2.继续思考七．课程小结1.收获和建议2.成员工作量一．背景简介1.CMOS当今世界,随着计算机、通讯、网络技术的迅猛发展和全球经济一体化进程的加快,发展微电子产业的重要性已日益为各国政府及有识之士所接受。
当今社会进入到了一个崭新的信息化时代，微电子技术正是信息技术的核心技术。
集成电路(Integrated Circuit,简称IC)就是将有源元件(二极管、晶体管等)和无源元件(电阻、电容等)以及它们的连线一起制作在半导体衬底上形成一个独立的整体. 集成电路的各个引出端就是该电路的输入，输出，电源和地。
学习了解IC方面的知识已成为每一个当代大学生的基本要求。
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。
下图是电流源负载共源放大器。
这种结构采用电流源负载代替PMOS二极管连接的负载。
电流源是共栅结构，采用栅极加直流电压偏置VGG2 的P沟道管实现。
小信号性能可由模型中用gm2vout＝0（考虑M2 的栅极交流接地）来求得。
小信号电压增益为：取决于器件尺寸、电流和使用的技术，这个电路的典型增益在－10～－100 的范围内。
为了用电阻性负载得到类似的增益，必须使用远远高于5V的电源电压。
电阻性负载方法还会大大提高功率损耗。
但是，这里应该提到的是：对于低增益、高频率级，（如果不需要大量硅面积）用电阻负载会更理想，因为它们一般都有较小的寄生电容。
它们通常还比有源负载噪声小。
这是个有意义的结果：随着直流电流的减小，增益上升。
这是因为输出电导正比于偏置电流，而跨导正比于偏置电流的平方根。
增益随ID减小而增加可一直保持到电流接近亚阀值工作区，即弱反型层出现，此时跨导变为正比于偏置电流且小信号电压增益成为偏置电流函数的常数。
如果我们假设亚阀区发生在电流近似为1μА的时候，又如果（W/L）1=(W/L)2=10，使用0.8μm模型的参数值可给出图所示的电流负载CMOS共源放大器的最大增益近似为－521V/V。
图示出了电流源负载作为直流偏置电流的函数的典型关系（假设亚区效应发生在近似等于1μА的时候）。
上图为中M2 的栅极接到M1 的栅极，即为推挽COMS共源放大器。
比较电流源和推挽共源放大器，可以得出，采用同样的晶体管，推挽共源放大器具有更高的增益。
这是由于两个晶体管都由vIN驱动的缘故。
推挽共源放大器的另一个优点是它的输出可以端到端的满摆幅工作。
推挽共源放大器的小信号能取决与它的工作区。
如果假设M1，M2 都处于饱和区，就能得到最大电压增益。
我们可以借助图4-5 来分析小信号性能。
小信号电压增益是：我们注意到与电流源/漏共源放大器一样，电压增益同样受直流电流的影响。
2.HspiceHspice（现在属于Synopsys 公司）是IC 设计中最常使用的工业级电路仿真工具，用以对电子电路的稳态、瞬态及频域的仿真和分析，可以精确的仿真、分析、优化从直流到高于100GHz 频率的微波电路。
目前，一般书籍都采用Level 2 的MOS Model 进行计算和估算，与Foundry 经常提供的Level 49 和Mos 9、EKV 等Library 不同，而以上Model 要比Level 2 的Model 复杂的多，因此Designer 除利用Level 2 的Model 进行电路的估算以外，还一定要使用电路仿真软件Hspice、Spectre 等进行仿真，以便得到精确的结果。
Hspice 输入网表文件为.sp 文件，模型和库文件为.inc 和.lib，Hspice 输出文件有运行状态文件.st0、输出列表文件.lis、瞬态分析文件.tr#、直流分析文件.sw#、交流分析文件.ac#、测量输出文件.m*#等。
其中，所有的分析数据文件均可作为AvanWaves 的输入文件用来显示波形。
Hspice 所使用的单位Hspice有如下功能：§电路级和行为级仿真§直流特性分析、灵敏度分析§交流特性分析§瞬态分析§电路优化（优化元件参数）§温度特性分析§噪声分析§傅立叶分析§Monte Carlo, 最坏情况，参数扫描，数据表扫描§功耗、各种电路参数（如H参数、T参数、s参数）等可扩展的功能分析文件结构：二．设计目标设计如图所示的电流源负载共源级放大器，要求满足下列指标：I REF三．设计思路概述1.流程（1）．先由指标值（主要是增益与带宽）由公式倒推出大致符合设计要求的NMOS与PMOS的W/L的值。
（2）．写整个电路的网表，并用Hspice仿真验证所得到的W/L 的值是否满足指标值，若不满足，则适当修改W/L的值，直至大致满足指标值。
接下来按题目所给的设计步骤完成相关参数的计算，即：（1）．仿真单个MOS的特性，得到某W/L下的MOS管的小信号输出电阻和跨导。
（2）．根据上述仿真得到的器件特性，推导上述电路中的器件参数。
（3）．手工推导上述尺寸下的共源级放大器的直流工作点、小信号增益、带宽。
（4）．如果增益和带宽不符合题目要求，则修改器件参数，并重复上述计算过程。
（5）．一旦计算结果达到题目要求，用Hspice仿真验证上述指标。
（6）．如果仿真得到的增益和带宽不符合要求，则返回步骤2，直至符合要求。
2.高频分析为了进行高频分析，共源放大器的小信号等效电路如图2 所示。
这里，Cgs1 是M1 的栅极－源极电容。
注意，我们已经假设输入源极的输出电容可以忽略。
电容C2 由M1和M2 的漏极－衬底电容与负载电容CL 的并联组成。
CL 一般占主导地位。
在高频下分析电路可使用节点分析。
在节点v1，我们把所有离开节点的电流相加并设置总和为零，得到其中：。
而且，在输出节点有其中：。
得：有趣的是，－3dB频率下的结果与使用零值时间常数分析技术[Gray，1993]的结果相同。
在这个技术中，通过假设其它所有电容器为零，计算出每个电容器的时间常数，在问题中用电压源代替电容器，再用电压源与从电压源流出的电流的比来计算出那个电容器看到的电阻。
电容器看到的时间常数就是电容乘以那个电容看到的电阻。
整个电路－3dB的频率为1 除以单个电容时间常数的总和。
对于共源放大器，Cgs1 看到的电阻是输入源极阻抗Rin，Cgd1 看到的电阻。
在较高频率下，当增益不比1 大很多时，第二个极点和零点必须考虑。
第二个极点的频率可通过假设极点是真实的并分隔很远，则分母可以表示为四．具体设计步骤1.选取W/L的值由指标手工倒推出来的W/L的值始终无法仿真满足所有的指标值，我也尝试了任意修改W/L的值，却始终找不到仿真后满足增益指标和带宽指标的适当值。
无奈之下，只好记下了以下几组较接近指标的W/L的值（优先保证增益为30dB）。
NMOS W/L PMOS W/L IREF/A 增益/dB 带宽/hz 70u/10u 55u/10u 491u 30.1 8.45k80u/10u 50u/10u 559u 30.3 9.12k90u/10u 55u/10u 629u 30.1 1.02m 100u/10u 60u/10u 699u 30.0 1.21m60u/5u 80u/10u 819u 30.2 1.37m90u/5u 60u/5u 1.23m 30.4 2.12m90u/3u 90u/3u 1.99m 30.7 3.15m综合考虑增益和带宽指标且考虑到IREF应尽可能小，所以选取NMOS W/L：90u/3u ；PMOS W/L：90u/3u这一组数据进行设计。
2.仿真单个MOS的特性先仿真NMOS（W/L=90u/3u）的特性：网表：EX2.1 use spice to simulation MOS output.lib "D:\CMOS_035_Spice_Model.lib" tt.option post=2 numdgt=7 tnom=27M1 2 1 0 0 N_33 W=90U L=3UVDS 2 0VGS 1 0 1.6.DC VDS 0 3 0.1.PRINT DC i(m1).END仿真曲线：再仿真单个PMOS（W/L=90u/3u）管的特性：网表：EX2.1 use spice to simulation MOS output .lib "D:\CMOS_035_Spice_Model.lib" tt.option post=2 numdgt=7 tnom=27M1 2 1 0 0 p_33 W=90U L=3UVDS 2 0VGS 1 0 -1.6.DC VDS 0 -3 0.1.PRINT DC i(m1).END仿真曲线：3.相关参数计算NMOS:由NMOS仿真曲线知饱和区内两点：V DS1=2.2V，I D1=1.97m；V DS2=2.8V，I D2=1.98m。
由公式：I D1/ I D2=(1+λV DS1)/ (1+λV DS2)可算得：λn=0.0086/VCMOS:由NMOS仿真曲线知饱和区内两点：V DS1=2.5V，I D1=5.51u；V DS2=2V，I D2=5.45u。
由公式：I D1/ I D2=(1+λV DS1)/ (1+λV DS2)可算得：λp=0.023/V由公式：r=1/(λI D)取ID=1.98m,则可算得小信号电阻r ds：r n=58.7K r p=21.9K4.小信号等效电路及增益，带宽从0.035um工艺表中可查得：图中Vin=V GS=1.6V, C M断开，Rout= r n // r p， Cout=5pF NMOS:知：g m3=0.005由小信号等效电路图可得到增益公式：Av=g m3 *( r n // r p )带宽公式的推导：输出端接5PF的电容时，Vout/Vin= g m3 *（( r n // r p )//(1/CS)）= g m3 /(1+RCS) (R= r n // r p)= g m3 /(1+jRCW)其模为：g m3 /sqrt(1+R*R*C*C*W*W)当sqrt(1+R*R*C*C*W*W)=sqrt(2)时，对应的频率为带宽。