仿真 运放
运放的仿真与分析报告
运放的仿真与分析1.基本仿真流程(1)电路仿真界面：进入UNIX系统，按键“Ctrl+t”出现下图窗口：图1输入“icfb&”回车后出现下图窗口。
图2注：有关镜像的操作：图2中选择“Library Path Editor”出现下图窗口:图3左栏为文件名，右栏为路径；或者打开文件cds.lib 按下图编写文件图4图5File→New→Library(opam)→(New)Cell View进入电路图编辑界面，画相应的放大器电路，如下图图6(2)调用相关器件器件的调用操作：按快捷键“i”，选择library，以及相应的器件（nmos，pmos，res，cap等）注：模型名要与模型库中的相应名称相同。
打开模型库的.scs文件，查看模型名和器件的基本参数（,,t V ）：ox th// Models included in this release ://// Model Name Description// ----------- ----------------------------------------------------------------------// nmos_1p8 BSIM3v3 model for thin-gate (1.8V) NMOS transistor// pmos_1p8 BSIM3v3 model for thin-gate (1.8V) PMOS transistor// nmos_3p3 BSIM3v3 model for thick-gate (3.3V) NMOS transistor// pmos_3p3 BSIM3v3 model for thick-gate (3.3V) PMOS transistor// nmos_1p8_nat BSIM3v3 model for thin-gate (1.8V) Native NMOS transistor// nmos_3p3_nat BSIM3v3 model for thick-gate (3.3V) Native NMOS transistorsection nmos_1p8_tmodel nmos_1p8 bsim3v3 {0: type=n+ lmin=1.8e-007 lmax=3.5e-007 wmin=2.2e-007………………………………………………………….+ xw=0 tox=3.5e-009 toxm=3.5e-009…………………………………………………+ xpart=0 vth0=0.39851301 lvth0=1.1573677e-008…………………………………………………..+ cdscd=0 cit=0.0017786 u0=0.035597185………………………………….//***************************************************************************** section pmos_1p8_tmodel pmos_1p8 bsim3v3 { 0: type=p+ lmin=1.8e-007 lmax=3.5e-007 wmin=2.2e-007………………………………………………….+ xl=0 xw=0 tox=3.5554e-009…………………………………………….+ cgdo=3.051e-010 xpart=0 vth0=-0.39889023…………………………………………..+ u0=0.0078211697 lu0=1.2538533e-010 wu0=5.1065658e-010…………..…………………………….注：在sim.scs 文件中没有表示沟道调制效应的参数λ，因而需要测量计算： 修正后的漏电流为 2()(1)D n GS T DS i K v V v λ=-+图7如图可求出λ。
运放的稳定性仿真分析
运放的稳定性仿真分析上期文章《运放11-运放稳定性评估举例》文末提到了，如果我们有（放大器）的Sp（ic）e模型，可以借助（仿真）软件直接仿真电路的稳定性——可以直接得到波特图曲线，这一期就专门来看看具体怎么玩。
我们还是以上期的电路为例子，也就是下面这个电路：这里面的放大器TLV9062，使用的是（TI）官网的S（pi）ce模型，上期没有告诉大家如何使用LTspice导入第三方文件，这里先详细介绍下LTspice怎么用吧（我主要用这个软件做仿真，如果已经知道怎么导入第三方模型的兄弟，可以先跳过下面这一小节）。
LTspice导入TI的TLV9062的模型详细步骤1、TI官网（下载）tlv9062的spice模型，将文件tlv9062放置到库目录下面2、按下面步骤添加理想模型opamp2，放置好器件3、按快捷键“T”，选择“SPICE directive”，输入“.include tlv9062.lib”,点击“OK”4、右键运放，将opamp2改成“tlv9062”，这个模型就可以使用了学会了怎么添加第三方模型，我们下面就正式进入正题——如何仿真稳定性仿真的原理以下图为例，这个放大10倍的电路如何仿真稳定性呢？从前几期文章我们知道，稳定性分析的基本原理就是看环路增益，最直观的莫过于画出环路增益的波特图。
仿真原理就是依据这个：我们让（信号）在环路里面跑一圈，输出与输入的比值就是环路增益。
那如何求呢？容易想到，我们断开环路的一处节点，断开后就会得到两个端点，我们从一个端点注入信号Vin，那么信号跑一圈之后，在另外一个端点就会得到一个信号Vout，按照前面所说的，环路增益=Vout/Vin，我们使用软件画出Vout/Vin的曲线，这个曲线也就是环路增益曲线，通过曲线，我们就可以判断电路是否稳定了。
上面这一段话换成实操就是：1、去掉电路原本的激励输入，即V1两端短接2、剪开环路：剪开输出端到反馈（电阻）（一般都是剪开这里），得到两个端点，反馈那边命名为Vin，另外一个端点命名为Vout 如下图所示：我们在仿真软件里面直接运行右边的电路是否可行呢？答案是不行的，因为断开了反馈环路之后，这个运放的静态工作点受到了影响，即直流偏置不对，因此呢，我们还要把电路改造一下。
virtuoso运放基础参数仿真方法
virtuoso运放基础参数仿真方法Virtuoso is a type of operational amplifier, also known as op-amp, used in electronic circuits to amplify weak electric signals. It is essential to understand the basic parameters of the Virtuoso op-amp in order to effectively simulate its performance and behavior in various circuit designs.Virtuoso运放是一种运算放大器，也称为运放，用于电子电路中放大弱电信号。
在有效地模拟Virtuoso运放在各种电路设计中的性能和行为之前，了解其基本参数是至关重要的。
The first basic parameter to consider when simulating the Virtuoso op-amp is the open-loop gain, which is the gain of the amplifier when there is no feedback in the circuit. This parameter is crucial in determining the overall amplification capability of the op-amp and understanding its linear behavior. To simulate the open-loop gain, one can use SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) software to create a test circuit with the op-amp and measure the gain using the simulation results.模拟Virtuoso运放时首先要考虑的基本参数是开环增益，即在电路中没有反馈时放大器的增益。
四 Multisim仿真实例
R0kΩ
Rc2 10kΩ
T1
T2
Rb2 1kΩ
Io
190μA
T3
Rc3 5kΩ
图 7-1
+15V
T4 VO
Re4 －15V
例 2 电路如图 7-2 所示。求电路的闭环电压增益 Avf、输入电阻 Rif ，并与 手算闭环电压增益结果比较。
（仿真文档在光盘“feedback/ 2”文件夹中。）
例 3 电路如图 4-1（a）所示。设 BJT 的型号为 2N3904，β＝50，rbb′＝100Ω，
4
其他参数与例 1 相同。试分析 Ce 在 1μF 到 100μF 之间变化时，下限频率 fL 的变 化范围（Ce 为与 Re 并联的电容）。
（仿真文档在光盘“BJT/3”文件夹中。）
五、差分式放大电路仿真实例
IR
R
IO(IL)
+
+ VR −
IZ
+
VI
DZ
VO
RL
−
−
图 2-3
三、MOSFET 放大电路仿真实例
例 1 电路如图 3-1 所示。设 NMOS 管 T 的参数为 VT = 0.8V，Kn = 1mA/V2。 电路其他参数为 V DD= V SS= 5V，I = 0.5mA，R d = 7kΩ，R g = 200kΩ，Cs = 47μF， 输入信号采用振幅为 10mV，频率为 1kHz 的正弦波。试画出输出电压的波形。
（仿真文档在光盘“actual op-amp/1”文件夹中。）
+VCC
vi
R1
R
-
Rf
C1
vp
A +
R
C2
反相运算放大电路的仿真
实验一 反相运算放大电路的仿真姓名：谢朗 班级：电子信息工程112班 学号：7020911048 成绩：【实验目的】（1）熟悉并学会运用Multisim 软件，学会一些基本的仿真器件。
（2）学会运算放大器的工作原理，巩固运算放大器的知识。
【实验器材】（1）6只1K 电阻、1只10K 电阻、1只7.5K 电阻、1只20K 电阻。
（2）一个运算放大器、一个示波器、信号源（3）导线、1只1uF 电容【实验原理】一、理想运算放大器的基本特性（1） 开环增益A ud 等于无穷大。
（2） 输入阻抗无穷大。
（3） 输入阻抗等于0.（4） 带宽无穷大。
（5） v p =v n ,即虚短。
（6） i p =i n =0,即虚断。
二、反相比例放大电路1、基本电路电路如图所示，输入电压通过R1作用于运放的反相端，R2跨接在运放的输出端和反相端之间，同相端接地，由虚短和虚断的概念可知，通过R3的电流为零，所以反相输入端的电位接近于地电位，故称为虚地。
虚地的存在是反相放大电路在闭环工作状态下的重要特征。
2、反相端为虚地点，即v n =0，由虚断的概念可知，通过R1的电流等于通过R2的电流故有012i n nv v v v R R --=所以 R R v v A i u 120-== 上式表明，该电路的电压增益是电阻R1与R2的比值。
负号表明输出电压与输出电压相位相反。
3、输入电阻R iR i =R R v v i v i i i i 11== 三、反相积分电路电路假设电容器C 初始电压为0，根据虚断和虚短可知：010111I n I dt dt c c R dt RC v v v i v v -===-⎰⎰⎰上式表明，输出电压为输入电压对时间的积分，负号表示它们在相位上是相反的。
四、反相微分电路设t=0时，电容器的电压为0，当信号电压接入后，有101I In d C dtd R RCdt v i v v v i =-== 从而 0I d RC dt v v =-上式表明，输出电压正比于输入电压对时间的微商，负号表示它们在相位上是相反的。
cadence_运放仿真
其它有关的菜单项（1）
Tools/Parametric Analysis
它提供了一种很重要的分析方法——参量分析的方法， 也即参量扫描。可以对温度，用户自定义的变量variables 进行扫描，从而找出最合适的值。
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其它有关的菜单项（2）
Outputs/To be plotted/selected on schematic
ac（交流分析）
ac（交流分析） 是分析电路性能随 着运行频率变化而 变化的仿真。
既可以对频率进 行扫描也可以在某个 频率下进行对其它变 量的扫描。
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Variables菜单
包括Edit等子菜单项。 可以对变量进行添加、 删除、查找、复制等操 作。变量variables既可 以是电路中元器件的某 一个参量，也可以是一 个表达式。变量将在参 量扫描parametric analysis时用到。
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相位裕度与负载电容的关系曲线仿真
3、点击Parametric Analysis中的Analysis->Start得到相位裕 度与负载电容的关系曲线如图：
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5 运放直流仿真示例
目标：仿真输出电压与输入电压的变化曲线 方法：采用直流仿真（dc） 仿真参数设置
cdsSpice hspiceS spectre等
设置模拟 时的温度
设置库文件 的路径和仿
真方式
设置仿真的 环境
（后仿真时 需设置）
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Analyses菜单
选择模拟类型。Spectre 的分析有很多种，如右图， 最基本的有
tran（瞬态分析） dc（直流分析） ac（交流分析）。
运算放大器的设计与仿真
运算放大器的设计与仿真设计要求：1.增益稳定性：运算放大器的增益应该能够在所需的频率范围内保持稳定。
2.输入阻抗：运算放大器应具备较高的输入阻抗，以减少对输入信号的干扰。
3.输出阻抗：运算放大器应具备较低的输出阻抗，以减小对外界负载的影响。
4.带宽：运算放大器应具备较宽的带宽，以满足对高频信号的放大需求。
5.稳定性：运算放大器应具备较高的稳定性，以避免产生自激振荡或输入偏移。
电路结构：差分输入级：差分输入级是运算放大器的核心部分，用于接受差分输入信号。
它由两个差分对组成，每个差分对由两个晶体管连接而成。
差分输入级的输入阻抗较高，能够减小对输入信号的干扰，提高共模抑制比。
共模放大级：共模放大级用于放大输入信号的共模部分。
它由一对电流镜电路和一个差分放大电路组成。
共模放大级的放大倍数影响运算放大器的共模抑制比和输入选择性。
输出级：输出级用于提供对外的放大信号。
它由输入级的晶体管、电源和输出级负载组成。
输出级应具备较低的输出阻抗，以便与外界负载匹配。
参数选择：参数选择是运算放大器设计的重要环节。
下面是几个常见参数的选择方法：增益：增益可以根据具体应用需求来设定。
一般来说，增益越高，对输入信号的放大效果越好，但也容易引入噪声和干扰。
带宽：带宽取决于应用的特定频率范围。
选择较高的带宽可以满足对高频信号的放大需求，但也可能引入频率抖动和畸变。
输入阻抗：输入阻抗应根据信号源的特性来选择。
如果信号源的输出阻抗较高，则需要选择较低的输入阻抗以保证信号传输。
输出阻抗：输出阻抗应根据负载的特性来选择。
如果负载的输入阻抗较高，则需要选择较低的输出阻抗以提供足够的电流输出。
稳定性：稳定性可以通过选择合适的电容和电阻来提高。
一般来说，通过增加补偿电容和添加反馈电阻可以提高运算放大器的稳定性。
仿真：对于运算放大器的设计，可以使用电子设计自动化软件进行仿真验证。
主要包括以下步骤：1.输入基本电路参数，如晶体管的参数、电源电压等。
《运放基本仿真步骤》课件
PART FOUR
设置仿真参数，如时间、频 率、电压等
建立仿真模型，包括输入、 输出、运算等模块
打开仿真软件，如MATL AB、 Simulink等
运行仿真程序，观察仿真结 果，如波形、数据等
分析仿真结果，验证设计是 否满足要求
调整仿真参数，重新运行仿 真程序，直至满足设计要求
观察输出电压波形：观察输出电压波形的 形状、幅度、频率等参数是否符合预期
观察输入电流波形：观察输入电流波形的 形状、幅度、频率等参数是否符合预期
观察输入电压波形：观察输入电压波形的 形状、幅度、频率等参数是否符合预期
观察电路参数：观察电路参数（如电阻、 电容、电感等）的变化是否符合预期
观察输出电流波形：观察输出电流波形的 形状、幅度、频率等参数是否符合预期
搭建仿真电路：根据实际需求，搭建运放电 路，包括输入、输出、反馈等部分
设置仿真参数：设置仿真时间、步长、精度 等参数，确保仿真结果的准确性
运行仿真：运行仿真，观察输出波形，分析 运放性能
调整参数：根据仿真结果，调整电路参数， 优化运放性能
保存结果：保存仿真结果，以便后续分析或 与其他人分享
PART TWO
仿真模型搭建：搭建符合实际需求的仿真 模型
参数设置：设置合理的参数值和范围
仿真结果分析：分析仿真结果，找出影响 性能的关键参数
参数调整：根据分析结果，调整关键参数值
重复仿真：重复进行仿真，直至达到满意 的性能指标
调整参数：根据仿 真结果调整参数， 如增益、带宽等
优化模型：选择合 适的模型，如 SPICE、Hspice等
,
汇报人：
CONTENTS
模电实验2集成运算放大器仿真
附录
1、电压跟随器
2、上图为Vi=3V、RL=2KΩ时仿真所得数据V0=3V；改变RL,V0不变；改变Vi, 始终有V0=Vi。
3、反相放大电路
4、上图为反相放大电路, 其中输入电压Vi=0.1V, 输出电压V0=-1V。
改变Vi, 当Vi分别为
0.2V,0.3V,0.4V,0.5V时, V0分别为-2V,-3V,-4V,-5V.由此可得AV=V0/Vi=-10.
5、同向输入放大电路
6、上图为同相放大电路, 其中输入电压Vi=0.1V, 输出电压V0=1.1V。
改变Vi, 当Vi分别为
0.2V,0.3V,0.4V,0.5V时, V0分别为2.2V,3.3V,4.4 V,5.5V.由此可得AV=V0/Vi=11.
7、电压比较器
电路图:
（1）当输入电压Vi=50mv（峰值）f=1000Hz的正弦电压时, 输出波形如下:
(2)将Vi降至1Hz, 在输出端以两只反向并接的发光二极管代替负载RL, 输出波形如下图:
8、运放组合
上图为仪用放大器, 由图可知, V1=0.1V,V2=0.2V时, V0=1V;类似的, 改变V1,V2;使V1=0.3,V2=0.2,仿真结果V0=-1V.。
multisim仿真运放裕度
Multisim是一款非常实用的电路仿真软件，可以用于模拟和分析各种电子电路。
在Multisim 中，运放（放大器）是常见的一种电子元件，其性能和参数的评估对于电路设计至关重要。
裕度是衡量运放性能的一个重要指标，它表示运放安全工作的余量，裕度越大，表示运放在一定误差范围内能够承受更大的输入信号变化范围，同时保证电路的性能稳定。
要理解运放的裕度，首先需要了解运放的性能参数。
运放的性能参数主要包括开环增益、输入电阻、输出电阻、相位补偿等。
其中，开环增益表示运放在没有外部反馈时的放大倍数，输入电阻则反映了运放对输入信号的阻抗能力。
这些参数共同决定了运放的整体性能。
理解了运放的性能参数后，就可以根据裕度的定义来评估运放的裕度了。
一般来说，运放的裕度是通过计算一些关键参数如线性范围、转换速率、开环增益波动范围等来评估的。
其中，线性范围反映了运放能够承受的最大输入信号变化范围，转换速率则表示运放对输入信号变化的响应速度，开环增益波动范围则反映了运放性能的稳定性。
在Multisim中，我们可以搭建各种类型的运放电路，并通过仿真来观察和分析运放的性能。
例如，我们可以搭建一个简单的放大器电路，通过改变输入信号的大小来观察运放的线性范围和转换速率的变化。
通过仿真，我们可以得到一系列的数据，如输入输出电压、电流等，这些数据可以帮助我们更好地理解运放的性能和裕度。
在实际应用中，裕度对于电路设计非常重要。
在设计电路时，我们需要根据运放的裕度来选择合适的电路参数和元件值。
如果选择的参数和元件值超过了运放的裕度，那么电路的性能可能会受到影响，甚至可能引发安全问题。
因此，了解和掌握运放的裕度对于电子工程师来说是非常重要的。
总之，Multisim仿真可以帮助电子工程师更好地理解运放的裕度，从而更好地进行电路设计。
通过仿真和分析，我们可以得到更多的数据和信息，帮助我们更好地评估运放的性能和选择合适的电路参数。
同时，Multisim仿真也可以帮助我们验证电路设计的正确性和可行性，提高我们的工作效率和质量。
运放仿真方法
1. 测量V os
注：Vi 与V o 成线性变化时。
它们之差为V
os
注：基于Gray 对V os 定义可知，在开环下，vout=vdd/2时的电压差为V os 。
2. 测量
ICMR
注：对vin 扫描，观察电流源和输入输出线性变化区间
3. 测量摆率和建立时间
注：vin 尽量在共模电压范围，电压差一定要满足一开一合 4. 测量
PSRR
注：vcom 在共模电压范围内
5. 测量
CMRR
注：vcom 在共模电压范围内 6. 测量输出电压
vcom 在共模电压范围内，vout 线性区对应的范围为输出电压，在其他区位，由于不是在输出范围，导致运放不能正常工作，故不是线性
7. 测量增益和相位裕度
注：vcom 为共模电压范围内 8. 测量共模增益
VSS
注：vcom 为共模电压范围内
表1 典型的无缓冲CMOS运算放大器特性。
运放基本仿真步骤精品文档
Phase Margin of Open-loop frequency Response
VAC Vcm_in VP
VN Vcm_in
VOUT CL
Where, VCM_IN is the input common voltage, VAC is a AC voltage for AC Sweep, And CL is the loading capacitor.
To obtain magnitude Plot of PSRR: From Calculator->dB20
To obtain phase Plot of PSRR: From Calculator->phase
Frequency response of PSRR The CMRR is 79.17dB at low frequency range.
Setup VN
Setup VP
In this method, VP=VCM_IN +x, and VN=VCM_IN-x Where, VCM_IN is the common voltage, x is a design variables.
ADE of Open-Loop Differential Gain (method 1)
To add a model for the simulation From ADE->Setup->Model libraries
To create a DC Sweep From ADE->Analyses->Choose->DC
Waveform of Open-Loop Differential Gain (method 1)
Test-Bench of PSRR
CMOS运放的仿真经验总结
图2 共模电压输入范围仿真电路
双端输入、单端输出运放——直流仿真
输出动态范围(output swing)的仿真
输出动态范围是在额定的电源电 压和额定的负载情况下，运放可 提供的没有明显失真的输出电压 范围。 显然，输出摆幅是受负载电阻的 影响。当负载电阻太小时，输出 摆幅将由输出级的电流决定，为 Io*RL。
参数名称 转换速率 建立时间 总谐波失真 全功率带宽 电源电压 允许功耗 差模输入电压范围 偏置端直流输入电压 工作温度
单位
V/μS S
MHz V mV V V OC
主要内容
运算放大器的技术指标总表 双端输入、单端输出运放性能参数仿真规范
全差分运放性能参数仿真规范 跨导运放OTA性能参数仿真规范 运放其它特性参数仿真
对理想运放，当输入共模电压时， 输出应为零，而对实际运放，输 入共模电压时，输出不为零，当 共模电压超过一定值时，运放不 能再对差模信号进行正常放大。 在共模电压不断增大时，使得 CMRR下降6dB的共模电压为正向 共模电压Vicm(+)，同理，CMRR 下降6dB时的负向共模输入电压为 Vicm(-)，则共模输入范围为： Vicm(-)~Vicm(+)
双端输入、单端输出运放——交流仿真
共模抑制比(CMRR)的仿真
CMRR即为差模电压增益与共模 电压增益之比，并用对数表示。 CMRR=20log(Aid/Acm) CMRR越大，则运放的对称性越 好。
对右图电路进行AC分析时，观察 Vout的波形。1/Vout即为CMRR值
图6 共模抑制比仿真电路
运算放大器的技术指标总表参数类型符号参数名称单位cc电流电源maid线性输入范围bias跨导与偏置电流的比值icmr共模输入范围os输入失调电压mvos输入失调电压温度系数opp输出峰峰电流maopp输出峰峰电压参数类型符号参数名称单位vo开环增益dbgbw单位增益带宽mhzpm相位欲度psrr电源电压抑制比dbcmrr共模抑制比dbid差模输入电阻参数类型符号参数名称单位sr转换速率thd总谐波失真bwfull全功率带宽mhzcc电源电压允许功耗mvidr差模输入电压范围bi偏置端直流输入电压主要内容运算放大器的技术指标总表全差分运放性能参数仿真规范双端输入单端输出运放性能参数仿真规范跨导运放ota性能参数仿真规范运放其它特性参数仿真双端输入单端输出运放直流仿真失调电压voltageoffset的仿真在实际运放中当输入信号为零时由于输入级的差分对不匹配及电路本身的偏差使得输出不为零而为一个较小值该值为输出失调电压折算到输入级即为输入失调电压vos输入失调电压仿真电路双端输入单端输出运放直流仿真失调电压温度系数vos的仿真输入失调电压随温度的变化率仿真电路同输入失调电压的仿真
Cadence一级差分运放的仿真实现
CMRR=
ADM ACM
本实验中，低频时ACM大约为0.023，ADM大约为 173，因此CMRR大约为75dB
实验步骤
八、电源抑制比 将vin1、vin2的AC magnitude设为0，电源的AC magnitude设为1
实验步骤
在低频时从VDD到VOUT的增益接近1。电源抑制比 （PSRR）的定义为：从输入到输出的增益除以从电 源到输出的增益。
实验步骤
三、DC扫描
设定model library、设置仿真条件
实验步骤
设定DC扫描变量vin1，扫描范围0~1.8V，选择输出、 参数分析
实验步骤
点击分析，可得出仿真结果
仿真可以看出最小输入共模电压为0.8V左右，小于 0.8V的输入共模电 平会使尾电流源M0进入线性区，M1，M2进入亚阈值导通状态；最大 输入共模电压为1.4V左右，大于该值的输入共模电压很容易使M1，M2 进入线性区。也可以随着Vin2的增大，输出摆幅越来越小。
相位裕度
输入输出共模范围 共模增益 共模抑制比（CMRR） 电源抑制比（PSRR）
实验步骤
一、启动Cadence，完成电路图的绘制
实验步骤
二、设置参数
根据工艺，设定model name、Width、Length。设定 电源电压V0为1.8V，偏置电压源V1为0.6V。差分输入 电压源分别设置为变量vin1、vin2。
课时三、一级差分运放仿真 实现
一级差分运放
放大器是模拟与数字电路中的一个基 本结构，对功耗、线性度、增益、速度、 噪声都有较高的要求。 差分放大器具有更强的抗干扰能力。
运算放大器是模拟系统和混合系统中 一个完整的模块，运放一般用来实现一个 反馈系统
实验课7 全差分运放的仿真方法
CMOS模拟集成电路实验报告实验课7 全差分运放的仿真方法目标：1、了解全差分运放的各项指标2、掌握全差分运放各项指标的仿真方法,对全差分运放的各指标进行仿真，给出各指标的仿真结果。
本次实验课使用的全差分运放首先分析此电路图，全差分运算放大器是一种具有差分输入，差分输出结构的运算放大器。
其相对于单端输出的放大器具有一些优势：因为当前的工艺尺寸在减少，所以供电的电源电压越来越小，所以在供电电压很小的情况下，单端输出很难理想工作，为了电路有很大的信号摆幅，采用类似上图的全差分运算放大器，其主要由主放大器和共模反馈环路组成。
1、开环增益的仿真得到的仿真图为1.开环增益：首先开环增益计算方法是低频工作时(<200Hz) ，运放开环放大倍数；通过仿真图截点可知增益为73.3db。
2.增益带宽积：随着频率的增大，A0会开始下降，A0下降至0dB 时的频率即为GBW，所以截取其对应增益为0的点即可得到其增益带宽积为1.03GB。
3.相位裕度：其计算方法为增益为0的时候对应的VP的纵坐标，如图即为-118，则其相位裕度为-118+180=62，而为保证运放工作的稳定性，当增益下降到0dB 时，相位的移动应小于180 度，一般取余量应大于60度，即相位的移动应小于120 度；所以得到的符合要求。
在做以上仿真的时候，关键步骤在于设定VCMFB，为了得到大的增益，并且使相位裕度符合要求，一直在不停地改变VCMFB，最初只是0.93,0.94,0.95的变化，后来发现增益还是远远不能满足要求，只有精确到小数点后4为到5位才能得到大增益。
2.CMRR 的仿真分析此题可得共模抑制比定义为差分增益和共模增益的比值，它反映了一个放大器对于共模信号和共模噪声的抑制能力。
因此需要仿真共模增益和差分增益。
可以利用两个放大器，一个连成共模放大，一个连成差模放大，用图1仿真差分增益图1用图2仿真共模增益图2将两个仿真写在一个sp文件中可以得到如下结果：相角仿真因为CMRR 的相角为=Vp(V op,Von)-Vp(V o p)黄色的为Vp(Vo p)，红色的为Vp(V op,Von)，两者相减，得到CMRR 的相角的仿真图为，其中蓝线为CMRR的相角仿真图，其它两条为上面的线，将它们放在一起对比：CMRR的幅度仿真其CMRR 的幅值为=Vdb(V op,V on)-Vdb(V op)，蓝线为Vdb(V op,V on)，粉线为Vdb(V op)，两者相减得到绿线，即为CMRR的幅值特性曲线截取其在100HZ之前的增益值可得低频时增益为49.1db。
运放仿真方法整理
运放仿真方法整理运算放大器的仿真包括直流工作点仿真(OP)、直流扫描仿真(DC)、交流小信号仿真(AC)、瞬态仿真(TRAN)等等。
DC仿真又包括共模输入和输出范围、输入失调电压仿真；AC仿真包括开环增益、带宽、相位裕度、共模抑制比、电源抑制比等等；TRAN仿真包括大、小信号摆率、过冲、建立时间等等。
1直流扫描仿真1.1输入失调电压(V OS)仿真图1-1所示为运放输入失调电压的实际测量方法。
将运放接成单位负反馈的形式，并在正输入端加一个合适的直流电平V CM。
只要运放开环增益足够大则输出端电压即为输入直流电平加上输入失调电压。
由此可很方便地测量得到V OS。
实际CMOS运放的V OS约为mV量级，由非无限大开环增益引入的正、负输入端的压差为V CM/(1+A)，因此对于增益大于10000(80dB)的运放该误差对V OS测量造成的影响可以忽略。
图1-1运放输入失调电压测量结构必须注意的是，仿真得到的V OS仅由偏置失配造成，属于系统失调。
实际运放的输入失调电压的主要影响因素为元器件失配，而仿真器中会假设所有器件完全相同，因此仿真得到的失调电压并不能准确表征实际情况。
1.2共模输入范围(ICMR)和输出摆幅(SW)仿真将运放接成如图1-2(a)所示的单位负反馈的形式，将正输入端的电压从0至V DD进行直流扫描，观察输出端的电压变化曲线，即可观察该单位缓冲器的线性范围。
在运放的线性工作区域内，直流扫描曲线的斜率为45°，即输出能够良好跟随输入；在线性范围之外，则曲线发生弯曲，如图1-2(b)所示。
(a)仿真电路结构(b)输出随输入变化曲线图1-2输入共模范围仿真用该结构仿真得到的线性范围同时受到输入共模范围和输出摆幅的限制，因此无法用该结构精确测得ICMR。
对于一般的运放，输出摆幅范围通常大于输入共模范围，故该方法能够大致预估输入共模范围。
图1-3(a)所示的反相电压放大器增益为-10。