共源级放大器的电路设计及版图实现
共源极放大器电路及原理
根据输入电阻的定义得 R1) 静态工作点的测试上图为场效应管共源极放大器实验电路图。
该电路采用的自给偏压的方式为放大器建立静态工作点，栅极通过R1接地，因R1中无电流流过，所以栅极与地等电位。
即VG=O , 可用万用表测出静态工作点 IDQ 和VDSQ 值。
2) 输入输出阻抗的测试VS 与Vi ,这样求得两端的电压为 VR=VS — Vi ,流过电阻R 的电流实际就是放大电路的输入电流Ii 。
共源极放大器电路及原理上图是伏安法测试放大电路的连接图。
其在输入回路中串接一取样电阻 R ,输入信号调整在放大电路用晶体管毫对地的交流电压 (1) 输入阻抗的测量2）输出阻抗的测量放大器输出阻抗的大小，说明该放大器带负载的能力。
用伏安法测试放大电路的输出阻抗的测试电路如下图所示。
放大器输出阻抗的大小，说明该放大器带负载的能力。
用伏输入信号的频率仍选择在放大电路的中频段，输入信号的大小仍调整到确保输出信号不失真为条件，因此仍须用示波器监视输出信号的波形。
第一步在不接负载RL的情况下，用毫伏表测得输出电压第二步在接上负载RL的情况下，用毫伏表测得输出电压心=（尹-叽3）高输入阻抗Zi的测试前面讲了一般放大器输入阻抗的测量方法, F面以场效应管源极跟随器为例，介绍高输入放大器的输入阻抗的测试方法。
类似于源极跟随器这样的高输入阻抗放大器的输入阻抗•往往可以等效成一个输入电阻Z i和一个输入电容Ci的并联形式，因此，必须分辨测出Ri和Ci的值才能确定输入阻抗Zi的值。
测量Ri,由于被测电路的输入阻抗很高，可以和毫伏表的输入阻抗相比拟，若将毫伏表直接接到被测放大电路的输入端，会引起严重的测试误差. 为了减少小毫伏表并联接入引起的测量误差，要求毫伏表的输入电阻远大于被测电路的输入电阻，一般要求大于20倍以上•对于一般的毫伏表来说，是无法满足这样的要求的•但是被测电路是一的源极跟随器•具有高输入阻抗，低输出阻抗的特点，因而，可以不直接测试放大电路的输入电压，而V01。
折叠式共源共栅运算放大器设计说明
折叠式共源共栅运算放大器设计说明一、设计原理二、设计步骤1.确定规格要求：根据实际应用需求确定输入阻抗、输出阻抗、增益、带宽等参数。
2.选择管子：根据需求选择合适的场效应管。
通常选择具有良好参数的MOS管，如低频用的2N7000，高频用的BF861A等。
3.设计共源级：首先设计共源级，这是整个电路的放大核心。
根据增益要求和输入阻抗要求，确定共源电阻的值，再根据场效应管的参数计算源极电流和电压。
同时，要保证共源级的电流和电压工作在合适的范围内，不引起过大的功耗和失真。
4.设计共栅级：共栅级起到输出驱动的作用，可以提供较低的输出阻抗。
根据输出阻抗和带宽要求，选择合适的共栅电阻值和驱动电路的参数。
同时要注意共栅级的工作点和共源级的匹配，以保证电路的整体性能。
5.接入电源电压：根据电路需求，确定合适的电源电压。
注意电源电压的选择要与场效应管的参数相匹配，避免电压过高或过低导致管子失效或工作不稳定。
6.进行仿真和调试：在完成电路设计后，进行电路仿真和调试，检查电路的增益、带宽等参数是否满足设计要求。
可以使用SPICE电路仿真软件进行仿真，根据仿真结果对电路进行调整和优化。
7.布局和绘制电路板：根据电路设计，进行布局和绘制电路板。
布局过程中要注意相邻元件的干扰和电路的稳定性。
绘制电路板时要保持线路的规整和排布的合理性。
8.组装和测试：完成电路板制作后，进行元件的组装和焊接。
然后进行电路的测试和调试，检查电路的工作状态和各项指标是否满足要求。
三、注意事项1.设计时要考虑到电压的限制，避免电路失效或工作不稳定。
2.选择合适的场效应管，根据具体需求选择低频或高频的管子。
3.设计时要注意电路整体性能，使其在增益、带宽等方面满足要求。
4.在进行仿真时，要根据仿真结果对电路进行调整和优化，确保电路性能达到最佳状态。
5.布局和绘制电路板时要注意干扰和稳定性，保持线路的规整和排布的合理性。
6.组装和测试时要仔细检查，确保电路的工作状态和各项指标达到要求。
MOS放大电路设计仿真与实现实验报告
MOS放大电路设计仿真与实现实验报告实验报告：MOS放大电路设计、仿真与实现一、实验目的本实验的主要目的是通过设计、仿真和实现MOS放大电路来加深对MOSFET的理解，并熟悉模拟电路的设计过程。
二、实验原理MOSFET是一种主要由金属氧化物半导体场效应管构成的电流驱动元件。
与BJT相比，MOSFET具有输入阻抗高、功率损耗小、耐电压高、尺寸小等优点。
在MOS放大电路中，可以采用共源共源极放大电路、共栅共栅极放大电路等不同的电路结构。
三、实验步骤1.根据实验要求选择合适的电路结构，并计算所需材料参数（参考已知电流源和负载阻抗）。
2.选择合适的MOS管，并仿真验证其工作参数。
3.根据仿真结果确定电路的放大倍数、频率响应等。
4.根据电路需求，设计电流源电路和源极/栅极电路。
5.仿真整个电路的性能，并调整参数以优化电路性能。
6.根据仿真结果确定电路的工作参数，并进行电路的实现。
7.通过实验测量电路性能，验证仿真结果的正确性。
8.对实验结果进行分析，总结实验的过程和经验。
四、实验设备和材料1.计算机及电子仿真软件。
2.实验电路板。
3.集成电路元器件（MOSFET、电阻等）。
4.信号发生器。
5.示波器。
6.万用表等实验设备。
五、实验结果与分析通过仿真和实验，可以得到MOS放大电路的电压增益、输入输出阻抗、频率响应等参数。
根据实验结果，可以验证设计的合理性，并进行参数调整优化。
在实际应用中，MOS放大电路被广泛应用于音频放大器、功率放大器、运算放大器等场合。
因为MOSFET具有较大输入阻抗，所以MOS放大电路可以在输入端直接连接信号源，而不需要额外的输入电阻。
此外，MOS放大电路的功率损耗较小，适用于各种功率要求不同的应用场合。
六、实验心得通过设计、仿真和实现MOS放大电路的实验，我更加深入地理解了MOSFET的原理和应用。
在实验过程中，我通过不断调整电路参数和元器件选择，逐步提高了电路的性能。
通过与实验结果的对比，我发现仿真和实验结果基本吻合，验证了仿真的准确性。
共源共栅运算放大器的设计
共源共栅运算放大器的设计共源共栅运算放大器，也称为共源共栅放大器或共栅源跟随器，是常用的运算放大器电路结构。
它由共源放大器和共栅放大器组成，可以提供高增益、宽带宽并具有高输入电阻和低输出阻抗的特点。
下面将详细讨论共源共栅运算放大器的设计。
设计目标：1.高增益：希望放大器具有高增益，以提供较大的放大倍数。
2.宽带宽：希望放大器具有较宽的频带，以传输更高频率的信号。
3.高输入电阻：希望放大器具有较高的输入电阻，以不对被测电路产生影响。
4.低输出阻抗：希望放大器具有较低的输出阻抗，以不对后级电路产生影响。
设计步骤：1.选择晶体管：选择性能良好、参数稳定的晶体管作为放大器的关键部件。
常用的晶体管有MOSFET和JFET，选用适合的型号，使其性能满足设计的要求。
2.偏置电路设计：根据晶体管的工作条件，设计偏置电路以保证放大器的工作稳定性。
通常采用电流源和电阻网络来实现晶体管的偏置。
3.增益极化设计：确定放大器的增益级数和增益大小，并选择适当的分压比例和电阻值，使得输出电压能够满足要求。
同时考虑增益的稳定性，防止输出波形失真。
4.频率补偿设计：由于共源共栅放大器的频率响应受到极点和零点的影响，需要设计频率补偿电路来提高带宽。
常用的频率补偿方法有米勒补偿电容和并联补偿电容等。
5.输入和输出阻抗设计：通过选择合适的电路参数和组件数值，使得输入电阻和输出电阻达到所需的要求。
一般采用反馈电阻网络来实现输入和输出阻抗的调节。
6.功耗和温度设计：考虑到功耗和温度对放大器性能的影响，需要进行功耗和热量分析，并选择适当的散热器来保证放大器的长期稳定工作。
7.电源设计：根据放大器的电源需求，选择适当的电源电压和电源过滤电路，以保证放大器的工作正常和稳定性。
以上是共源共栅运算放大器的设计步骤。
在设计过程中，需要综合考虑各种因素，并根据具体的应用场景和要求进行优化。
通过合理的设计和调试，可以获得性能良好的共源共栅运算放大器。
11.1 共源放大器的设计.
菜单Place/ Part，或图标
，打开元件库
• 添加元件库 Add Lib__Analog 、pwrmos 、Source
• 提取元件 • 2n7000
元件库说明 参见教材
3.1.5 P24 表3.1.4
2020/3/2
返回
18
2.2 元件移动、旋转和删除
选中元器件：或工具栏的
用鼠标左键单击，此时元器件变为红色
已知条件
技术指标要求
+VCC=+12V RL=5.1k Vi=10mV(有效值) Rsi=50
AV＞30 Ri＞100k Ro＜5.1k fL＜100Hz fH＞100kHz 电路稳定性好。
返回
三、电路设计一般流程
2020/3/2
返回
三、电路设计
4
的一般流程
四、共源放大器原理与设计举例
根据对FL，FH的要求，选择电容Cb1、Cb2
和C 2020/3/2
返回
s
8
画出带具体参数的电路连接原理图
根据上述设计，得到放大器的电路图如下：
调节Rp可改 变静态工作点 VB的值
Rp
Rd
Cb2
＋ vi －
2020/3/2
返回
Cb1 ＋
Rg1 T1
d
io
B
g1 s Rg2
9
VDD vo
RL
五、共源放大器设计方案仿真验证
返回
7
3、电路参数确定的步骤：
选定VGSQ，VGSQ> VTN >0,或(1/3~1/5)VCC
选定IDQ， VDSQ ，并确定Rd；
iD K n (vGS VTN )2
折叠式共源共栅放大器设计
折叠式共源共栅放大器设计
下面是一个折叠式共源共栅放大器的设计示例：
1.选择合适的工作频率：首先确定设计的工作频率范围，根据应用需
求选择合适的频率。
2.确定器件参数：根据工作频率选择适合的MOSFET器件，并确定器
件的尺寸和工作点。
3.进行小信号分析：通过小信号等效电路分析，得到输入输出阻抗、
增益和带宽等参数。
4.设计输入匹配网络：设计输入匹配网络，使得输入阻抗与传输线匹配，以最大化输入信号的传输。
5.设计输出匹配网络：设计输出匹配网络，使得输出阻抗与负载匹配，以最大化输出信号的传输。
6.进行直流仿真：通过仿真软件，对折叠式共源共栅放大器的直流偏
置和工作点进行仿真和优化。
7.进行射频仿真：通过射频仿真软件，对折叠式共源共栅放大器的增益、带宽等性能进行仿真和优化。
8.PCB布局和封装：设计合适的PCB布局，使得折叠式共源共栅放大
器具有良好的抗干扰能力和稳定性。
选择合适的封装，以满足散热和尺寸
要求。
9.进行实验验证：通过PCB制作和实验验证，对设计的折叠式共源共
栅放大器进行性能测试和调整。
10.进行优化调整：根据实验结果，对折叠式共源共栅放大器进行优化和调整，以达到设计要求。
总结：折叠式共源共栅放大器设计需要从选择工作频率、器件参数确定到小信号分析、匹配网络设计、仿真优化、PCB布局和实验验证等多个步骤。
通过科学合理的设计和优化调整，可以实现折叠式共源共栅放大器的高效、低功耗和稳定工作。
mos管共源、共漏、共栅三种组态放大电路
mos管共源、共漏、共栅三种组态放大电路下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!共源、共漏、共栅三种组态放大电路是常见的MOS管放大电路配置，它们在集成电路设计中起到非常重要的作用。
共源级放大器电路实验报告
模拟集成电路设计基础实验报告1实验目的1.1掌握并熟练cadence 软件对原理图进行电路仿真；1.2了解基本电路的输入输出特性和工作原理；1.3深入理解mos 管参数的改变对电路的影响。
2实验要求2.1启动cadence ，建立库及Cellview 文件；2.2输入电路图；2.3设置仿真环境；2.4仿真并查看仿真结果，绘制曲线；2.5改变mos 管参数并分析结果。
2.6为了便于计算，根据一级spice 模型，nmos 器件理论值为：2ox /9.6C um fF =， s v cm u //1002p = ， s v cm u //3502n =v 7.0v TH =，41.3422510//n ox C F V s μ-≈⨯，53.83510//p ox C F V s μ-≈⨯ 3共源级放大器性能分析3.1采用电阻负载共源级3.1.1电路图图1 电阻负载的共源级电路2))(/()2/1(v out in ox n dd out v v l w C Ru v --=（忽略沟道长度调制效应）(1)直流分析dd V =1.8V,in V 参数扫描范围0-2V ，R=5k Ω，nmos 宽长比3.6u/180n=20.图2 直流仿真结果MOS 管工作在饱和区时：2))(/()2/1(V TH in ox n dd out V V l w C Ru V --=.MOS 管工作在线性区时：)V 2)(/()2/1(V 2out V V V l w C Ru V TH in ox n dd out ---=）（图3 g m 图在饱和区))(/(g m TH gs ox n V V l w C u -=，当in V >TH V 时，跨导开始增大；在线性区DS ox n V l w C u )/(g m =，当in V >m ax V 时，m g 将会下降.m ax V -TH V =2))(/()2/1(V TH in ox n dd out V V l w C Ru V --=这个仿真结果表示，当in V =0.72V 时跨导最大。
nmos共源极放大电路
nmos共源极放大电路
NMOS共源极放大电路是一种常见的放大电路，它由一个NMOS管和一个负载电阻组成。
该电路的输入信号通过NMOS管的栅极输入，经过放大后输出到负载电阻上。
本文将介绍NMOS共源极放大电路的工作原理、特点和应用。
一、工作原理
NMOS共源极放大电路的工作原理如下：当输入信号为正电压时，NMOS管的栅极电压增加，导致NMOS管的导通电阻减小，电流增大，从而使输出电压增大。
当输入信号为负电压时，NMOS管的栅极电压减小，导致NMOS管的导通电阻增大，电流减小，从而使输出电压减小。
因此，NMOS共源极放大电路可以将输入信号放大，并输出到负载电阻上。
二、特点
1.简单：NMOS共源极放大电路由一个NMOS管和一个负载电阻组成，结构简单，易于实现。
2.放大性能好：NMOS管的导通电阻随着栅极电压的变化而变化，因
此可以实现对输入信号的放大。
3.输出电阻小：NMOS共源极放大电路的输出电阻小，可以有效地驱
动负载电阻。
4.输入电阻大：NMOS共源极放大电路的输入电阻大，可以减小对输
入信号源的影响。
三、应用
NMOS共源极放大电路广泛应用于各种电子设备中，如音频放大器、功率放大器、信号放大器等。
其中，音频放大器是最常见的应用之一。
在音频放大器中，NMOS共源极放大电路可以将微弱的音频信号放大到足够的电平，从而驱动扬声器发出声音。
总之，NMOS共源极放大电路是一种简单、放大性能好、输出电阻小、输入电阻大的放大电路，广泛应用于各种电子设备中。
MOSFET 基本共源极放大电路
组成 ：
T： N沟道增强MOSFET，
电压控制
d
Rd ：漏极电阻，iD → vo Rg : 栅极电阻
gs
VDD： 漏极直流电源，合适VDS
VGG： 栅极直流电源, VGS > VT
组态：
入极(vi )—— g极 出极(vo )—— d极
剩s极共用
基本共源极放大电路 共源极放大电路
交、直流共存
静态、动态
4.2 MOSFET放大电路
4.2.1 基本共源极放大电路的组成 4.2.2 基本共源极放大电路的工作原理 4.2.3 放大电路的工作原理ຫໍສະໝຸດ PNcbe
N沟道增强型 MOSFET
基极 b 发射极 e 集电极 c
→ 栅极 g → 源极 s
→ 漏极 d
共射极放大电路 共集电极放大电路
共基极放大电路
共源极放大电路 共漏极放大电路 共栅极放大电路
1. 静态 （1）画直流通路( 令交流vi = 0)
（a）输入回路 VGS = VGG
直流通路
（b）输出回路 ID Kn (VGS VT )2
（c）输出回路 VDS VDD ID Rd
三极管固定偏置共射： IB → IC → VCE FET管共源： VGS → ID → VDS
βIB Kn (VGS VT )2
P104页：判MOS管处于饱和区、可变电阻区、截止区
饱和区: vGS > VT ，
且 vDS≥（vGS－VT）
截止区: vGS < VT VT
可变电阻区: vDS <（vGS－VT）
例4.2.1 VGG = 2V， VDD = 5V， VT = 1V， Kn = 0.2mA/V2， Rd=12k。 计算 IDQ ， VDSQ
全定制设计——共源共栅放大器
实践教学要求与任务:设计一个共源共栅放大器，满足如下要求：（1）电路面积最优；（2）负载10PF电容；（3）增益A=60；（4）不限其余参数；（5）采用gpdk0.18通用工艺库；（6）完成全部流程：设计规范文档、原理图输入、功能仿真、基本单元版图、整体版图、物理验证等。
工作计划与进度安排:第1-2天：讲解题目，准备参考资料，检查、调试实验软硬件，进入设计环境，开始设计方案和验证方案的准备；第3-5天：完成设计，经指导老师验收后进入模块电路设计（验收设计文档）；第6-9天：完成模块电路代码输入，并完成代码的仿真（验收代码与仿真结果）；第 9-10天：约束设计，综合（验收约束与综合结果）；第11-12天：布局布线，完成版图（验收版图结果）；第13-14天：物理验证、后仿真，修改设计（验收物理验证结果和时序仿真结果）；第15天：整理设计资料，验收合格后进行答辩。
摘要由于共源共栅放大器把电压信号转换为电流信号，而共栅放大器的输入信号可以为电压信号也可以为电流信号，如果将共源放大器输出的电流信号作为共栅放大器的输入，则构成了共源放大电路与共栅放大器的级联，即成级联放大器或共源共栅放大器，此结构放大器件与级联器件属于同一性质，可称为伸缩式级联。
本次课程设计利用全定制设计流程完成了一个共源共栅放大器，所有设计是在cadence公司全定制平台IC5141工具下完的，IC5141工具主要包括集成平台design frame work II、原理图编辑工具virtuoso schematic editor、仿真工具spectre、版图编辑工具virtuoso layout editor、以及物理验证工具diva。
设计流程（全定制）步骤包括以下内容，设计输入（Composer、ICStudio/DesignArchitecture、Sedit、ViewDraw）等，产生SPICE网表，模拟设计环境；设计验证（Hspice、Spectre、Eido、SmartSpice）等；版图编辑（Virtuso、ICStation、Ledit、Laker、CosmosLE）等包括各个Foundry的PDK；关于版图验证则需要的是DRC/ERC/LVS/LPE(Dracula/Diva/Asura、Calibre、Herculus、Tanner、Laker等；后仿真Tapeout。
放大器电路原理及放大器电路图详解
放大器电路原理及放大器电路图详解.更多技术文章、资料、论文，请登录放大器电路原理及放大器电路图详解引言放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
放大器的作用是把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。
用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。
虽然集成电路的使用已经极为普遍，但在介绍种类放大器电路的基本原理时，本着一切从实用出发的原则介绍各种放大器电路，希望本文对你有所帮助。
过去只有电子管这样的器件,乙(B)类电子管功放产生的失真在公共广播系统中都难于被人们接受,因而长时间以来,高保真功放的工作类别仅限于甲(A)类和甲乙(AB)类两种类型。
随着半导体器件的出现和电子技术的飞速发展,人们为适应各种不同的要求,设计出形形色色的低频功放电路。
功率放大器是根据信号的导通角分为A、B、AB、C和D类,我国亦称为甲、乙、甲乙、丙和丁类。
分立和集成电路的音频功率放大器常采用A、B、AB类电路,C类常用于射频功放电路。
D类功率放大亦称开关式功率放大器,因其有接近理想状态的高效率。
D类低频功率放大器具有效率高、功耗低、谐波失真低的特点，在方方面面得到广泛的应用。
一、放大器电路的分类按功率放大器电路中晶体管导通时间的不同可分：甲类功率放大器电路、乙类功率放大器电路和丙类功率放大器电路。
甲类功率放大器电路，在信号全范围内均导通，非线性失真小，但输出功率和效率低，因此低频功率放大器电路中主要用乙类或甲乙类功率放大电路。
功率放大器是根据信号的导通角分为A、B、AB、C和D类,我国亦称为甲、乙、甲乙、丙和丁类.二、功率放大器电路的特殊问题放大器电路的功率功率放大器电路的任务是推动负载，因此功率放大电路的重要指标是输出功率，而不是电压放大倍数。
放大器电路的非线形失真功率放大器电路工作在大信号的情况时，非线性失真时必须考虑的问题。
因此，功率放大电路不能用小信号的等效电路进行分析，而只能用图解法进行分析。
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。
mos管共源极放大电路
踏入通信电路的大门：MOS管共源极放大电路MOS管共源极放大电路是通信电路设计的重要基础，它在通信领域中有着广泛的应用。
本文将为您详细介绍MOS管共源极放大电路的工作原理、特点、电路分析方法以及设计模拟技巧。
一、工作原理MOS管共源极放大电路的工作原理基于MOS管的放大作用。
当输入信号进入MOS管的栅极端时，栅极电场的变化会控制MOS管的导通情况，在MOS管导通时，电荷会在沟道内流动，从而实现输入信号的放大作用。
具体来说，当输入信号为正半周时，MOS管会导通，输出信号会随之增大；当输入信号为负半周时，MOS管不导通，输出信号为零。
二、特点MOS管共源极放大电路具有以下特点：1、输入电阻高：MOS管不导通时，输出级的输入电阻很高，可以对信号产生足够的放大作用。
2、直流稳定性好：MOS管共源极放大电路结构简单，直流电阻值较大，不容易漂移，具有较好的直流稳定性。
3、交流增益高：MOS管共源极放大电路与晶体管共基极放大电路相比，交流增益高，同时也具有更广的工作频率范围。
三、电路分析方法MOS管共源极放大电路的电路分析方法包括以下几个步骤：1、确定电路拓扑结构，明确电路元器件的作用。
2、基于分压原理，计算源极电阻值。
3、基于小信号模型，计算直流电压、电流以及增益，得到电路的传输特性曲线。
4、结合电路负载要求，设计电路增益和频率响应。
四、设计模拟技巧在MOS管共源极放大电路的设计模拟过程中，需要注意以下几点技巧：1、根据信号源的特性和负载要求选择适当的MOS管器件。
2、根据电路功能需求选择合适的直流偏置电路。
3、在电路模拟过程中，应注意MOS管的饱和和截止情况，避免输出电压失真。
4、在模拟过程中，应采用MATLAB等软件对电路模型进行仿真，以验证电路的设计效果。
通过以上介绍，相信读者已经对MOS管共源极放大电路有了更深入的了解。
在电路设计过程中，应根据具体的应用场景和功能需求，选择合适的电路结构和器件，以实现更好的电路性能和应用效果。
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。
nmos共源极放大电路
nmos共源极放大电路1. 概述nmos共源极放大电路是一种常用的放大电路，利用场效应管（nmos）工作在共源极极性的放大模式下，可以实现信号的放大功能。
本文将从工作原理、电路结构、放大特性等方面对nmos共源极放大电路进行全面深入的探讨。
2. 工作原理nmos共源极放大电路的工作原理基于场效应管（nmos）的放大效应。
当输入信号加在栅极上时，栅极电压会控制沟道的导电性，从而决定源漏之间的电流是否流过。
在共源极模式下，当输入信号的幅度变化时，栅极电压也会相应发生变化，从而控制导通的沟道的电流大小。
通过合适的偏置电压和输入信号，可以实现信号的放大。
3. 电路结构nmos共源极放大电路由nmos管、负载电阻和电源构成。
其中nmos管是放大器的核心部件，负载电阻用于提供放大信号的输出，电源则为整个电路提供工作电压。
3.1 nmos管 nmos管由栅极、漏极和源极三个引脚组成。
栅极和源极之间的电压用于控制沟道导通，漏极和源极之间的电压则决定通过沟道的电流大小。
在共源极模式下，输入信号作用在栅极上，漏极和源极之间的电流通过负载电阻输出。
3.2 负载电阻负载电阻通常被连接在漏极和电源之间，起到输出信号放大的作用。
负载电阻的大小会影响输出电压的幅度和增益。
在选择电阻的数值时，需要根据具体的应用场景和放大要求进行合理的设计。
3.3 电源电源为nmos共源极放大电路提供工作电压，通常为直流电源。
在选择电源电压时，需要考虑到nmos管的工作范围和负载电阻的要求。
4. 放大特性nmos共源极放大电路有以下几个重要的放大特性：4.1 增益增益是衡量放大器性能的重要指标，可以用来描述输出信号幅度与输入信号幅度之间的比值关系。
在nmos共源极放大电路中，增益可以通过输出电压与输入电压的比值来计算。
4.2 频率响应频率响应描述了放大器对不同频率的输入信号的响应能力。
对于nmos共源极放大电路来说，频率响应受到电容和电感的影响，需要通过合理的设计和补偿来优化。
共源极放大电路PPT课件
1
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4.4.2 共源极放大电路分析
1.静态分析
UDD
RD ID C1
1）自给偏压式
UGS+RSIS = URG
C1
增强型的管子无原始沟道，IDSS=0, 故不能组成自给偏压式电路。
只能由耗尽型场效应管组成。
URG
UGS RG R
ISRS S
C
RL
S
确流定经由的R于G。的场电效流应为管零是，电故压U控RG制=0元件，当UDD和RD选定后，静态工作点是由UGS UGS=－RSIS
栅极偏置电压UGS由场效应管自身的电流产生，故称自给式偏置。
2
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2）分压式偏置电路
RG上的电流等于零
UGS VG RS I D
VG
RG 2 RG1 RG2
U DD
RG1
RIDD
C1
RG VG
VG
UGS
VG
RG2 ISRSRS
UDD C1
RL C
S
2
IS
ID
I
DS S
1
U GS U GS off
场效应管微变等效电路：
gmuGS
电压放大倍数：
Au
U
o
Uo
U i U gs
gm RL '
ui
RG
RG1
RD
u0
RG2
1.5 10 10 10 10
交流通路
7.5 7 第7页/共12页
当源极的上部分电阻未被旁路 时
Uo
ID
R
' L
gm
Ugs
R'L
Ui
Ugs ID
有源负载共源极放大电路设计
有源负载共源极放大电路设计说起有源负载共源极放大电路，乍一听可能让人感觉很高深，似乎是那种只能在实验室里才能看到的复杂东西，实际呢，这种电路其实就像是你家里的电灯开关一样，虽然听起来复杂，但它的工作原理其实并不难理解。
大家可以想象一下，就像你手里拿着一个麦克风，麦克风把声音转换成电信号，接着这个信号会通过各种线路和元件的“调皮捣蛋”，最后传递给扬声器，让你能听到声音。
那么有源负载共源极放大电路，其实也就是在做类似的事情，只不过它是用来放大电信号的。
听起来是不是有点像神奇的“魔法”？好啦，接下来我们就进入这个电路的世界啦！有源负载共源极放大电路，简单说就是在放大信号时，通过一个叫做“有源负载”的装置，把信号给放大。
放大的方式，能让微弱的信号变得强大，甚至达到足够的水平去驱动其他电路。
所以，想要让这个电路工作好，首先就得懂它是如何放大的。
记住，有源负载它不是那种“死板”的“负载”，而是带有增益的“活跃负载”。
它能不断地吸收和释放电流，把微弱的信号放大到合适的幅度，让你能听到更清晰、更有力的声音。
再说说共源极，这个名字可能听起来像是某个古老的道家秘籍，其实它指的就是一种特定的电路结构。
我们可以简单地把它理解为“中间人”。
它的作用就是将信号从源端传到漏端，而且在这个过程中，它的增益性能非常优秀，几乎能做到让输入信号变得“超强”。
在这种结构里，源极和漏极就像两个互相支持的伙伴，一起让整个电路发挥出最佳的效果。
所以说，共源极电路不愧是“电路界的明星”，它带有超高的增益，可以让原本微弱的电信号变得有力十足。
不过啦，这种放大电路也并非没有麻烦。
我们要考虑到，放大时信号会产生一些失真，可能会让原本的声音变得有点“走音”。
这时候，设计师就得灵活运用各种技巧来优化电路，减少这些失真。
这种失真并不明显，但在高精度的设备里，连一点点的失真都会被放大，所以设计师们必须时刻保持警觉，像鹰一样敏锐，避免这种问题发生。
我们还得说一下这个电路的工作原理，虽然它听起来有点像“老派”的技术，但要是掌握了它，其实就能理解好多其它的放大电路。
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。
共源级放大器的电路设计与版图实现
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
电阻共源级放大器电路图仿真图如图2-7所示。
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
电阻共源级放大器版图如图2-8所示。
深线性区： (1-5)
所以 (1-6)
(1-7)
小信号增益： (1-8)
(1-9)
(1-10)
(1-11)
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
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
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，如果结果对比不相等，则回去修改S-Edit图或者L-Edit图。直到验证没有错误后，将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。
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(1-7)
小信号增益： (1-8)
(1-9)
(1-10)
(1-11)
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。
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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。
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、分析设定、设定输出[6]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。
2.1.5
DRC规则检查如下图所示。
图2-9电阻负载的共源级放大器版图
关键词：共源级放大器；版图；Tanner Tools
Circuit Design and Layout Implementation oftheDommon-sourceAmplifier
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.
1.1Tanner 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。
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
电阻共源级放大器电路图仿真图如图2-7所示。
图2-7电阻负载共源级放大器电路图仿真图
2.1.4
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
1
由Tanner Research公司基于Windows平台开发的TannerTools设计软件用于集成电路的设计[3]，从电路设计、分析模拟到电路布局一一俱全。其中国内广泛应用的L-Edit版图编辑器，知名度很高。由Tanner EDA[4]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、波形仿真和模拟验证等一系列的功能；它的编辑功能全面、电路图处理快速和模拟仿真及波形功能较好。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。
图2-4电路图验证
2
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。
（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。
（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，如果结果对比不相等，则回去修改S-Edit图或者L-Edit图。直到验证没有错误后，将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。
图2-1设计综合流程图
2
电阻负载共源级放大器由于自身的跨导，MOS管可以将栅-源电压的变化转换成小信号[5]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
当 ，M1截止： (1-1)
饱和区： (1-2)
转折点： (1-3)
线性区： (1-4)
深线性区： (1-5)
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[1]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。随着集成电路发展的要求，集成电路EDA[2]，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。
Key word:CAD；TANNER；Common-sourceAmplifier
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。