微电子电路课程设计

课程设计报告

微电子电路

带有源负载的共源极放大器与带有源负载的cascode

放大器

集成电路设计

目录

1.课程设计目的···································页码3

2.课程设计题目描述和要求·························页码3

3.设计思路·······································页码4

4.带有源负载的共源极放大器设计过程及结果·········页码5

5.带有源负载的cascode放大器设计过程及结果·······页码7

6.心得体会·······································页码9

7.参考书目·······································页码9

２

1.课程设计目的

深刻理解课本上学到的知识，建立各个章节的知识体系之间的联系。 加强动手能力和运用课本知识理论解决问题的能力。 对于放大器的性能和参数有更深刻的理解和掌握。 2.课程设计题目描述和要求

分析如图这样的带有源负载的共源极放大器与带有源负载的cascode 放大器的开环增益，3dB 频宽，单位增益频率。其中负载电容为3PF ，电源电压为5V ，要求CS 放大器的开环增益大于30dB ，cascode 放大器的开环增益大于60 dB 。对仿真结果进行分析，功耗小于2mW 。

Vdd

C

３

Vdd

C

3.设计思路：根据题目要求来计算以cs 放大器为例

⑴功率不超过2mW ，电源为

5v ，得到总电流不能超过400uA 。

⑵开始分配给ID 的电流为50u 运用了镜像电流源，电流大小之比为2，在长度一定时候的宽度之比也是2，故在右边电路的id 为100u ⑶根据公式

对于n 管来说，预估一个过驱动电压0.4v （大约0.2-0.5v ）均可。计算出来n 管宽长比为11.26，取11。因为实验中给定了n 管的阈值电压为0.723v ，所以，可以确定栅源电压为1.1v 左右。

对于p 管来说，预估一个过驱动电压为0.5v （大约0.2-0.5v ）均可。经过计算，p 管的宽长比为11.59，取12 。

⑷根据电路图和相关语法写出网表，把预先计算的数值写入网表中，检查没有语法错误后进行仿真。

⑸最重要的调节vgs的电压值，使得电路中所有的管子都饱和。

因为gm

所以调节宽长比后再进行调节饱和和仿真，达到设计要求。

4.带有源负载的共源极放大器：

输入网表：

CS

.param supply1=5

.param current=50u

.param supply2=1.32

.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib'tt

.opt scale=1u

Vdd vdd gnd 'supply1'

Ia d gnd 'current'

Vin g gnd dc 'supply2' ac 1

m1 vout g gnd gnd nvn l=2 w=15

m2 vout d vdd vdd nvp l=2 w=10

m3 d d vdd vdd nvp l=2 w=5

c1 vout gnd 3p

.dc Vin 0 'supply1' 'supply1/500'

.ac dec 10 1 10g

.plot ac v(vout)

.plot dc v(vout)

.end

４

仿真结果：

element 0:m1 0:m2 0:m3

model 0:nvn 0:nvp 0:nvp

region Saturati Saturati Saturati

id 101.5705u -101.5705u -50.0000u

ibs -2.306e-21 5.165e-21 2.542e-21

ibd -23.1056a 8.2396a 4.6750a

vgs 1.3200 -1.9778 -1.9778

vds 3.2569 -1.7431 -1.9778

vbs 0. 0. 0.

vth 781.1533m -905.4541m -902.9086m

vdsat 365.7376m -897.3443m -894.9547m

管子都在饱和区，饱和深度良好。

仿真波形：

５

由图可以看出来，放大器的开环增益39.255dB，3dB频宽为200200Hz，单位增益频率18.526megHz。

5.带有源负载的cascode放大器放大器

输入网表：

CASCODE

.param supply1=5

.param supply2=2.15

.param supply3=1.1

.param current=50u

.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib'tt

.opt scale=1u

Vdd vdd gnd 'supply1'

Vbb c gnd 'supply2'

Vin d gnd dc 'supply3' ac 1

Ia b gnd 'current'

m1 f d gnd gnd nvn l=1 w=40

m2 vout c f gnd nvn l=1 w=40

m3 vout b e vdd nvp l=1 w=17

m4 e a vdd vdd nvp l=1 w=17

m5 a a vdd vdd nvp l=1 w=5.6

m6 b b a vdd nvp l=1 w=5.6

c1 vout gnd 3p

.dc Vin 0 'supply1' 'supply1/500'

.ac dec 10 1 10g

.plot ac v(vout)

.plot dc v(vout)

.end

６