微电子课程设计基本cs和cascode放大器概要

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模拟CMOS集成电路设计优质课程设计实验报告二级放大器的设计

模拟CMOS集成电路设计课程设计报告--------二级运算放大器旳设计信息科学技术学院电子与科学技术系一、概述：运算放大器是一种能将两个输入电压之差放大并输出旳集成电路。

运算放大器是模拟电子技术中最常用旳电路，在某种限度上，可以把它当作一种类似于BJT 或FET 旳电子器件。

它是许多模拟系统和混合信号系统中旳重要构成部分。

它旳重要参数涉及：开环增益、单位增益带宽、相位阈度、输入阻抗、输入偏流、失调电压、漂移、噪声、输入共模与差模范畴、输出驱动能力、建立时间与压摆率、CMRR、PSRR以及功耗等。

二、设计任务：设计一种二级运算放大器，使其满足下列设计指标：三、电路分析：1.电路构造：最基本旳二级运算放大器如下图所示，重要涉及四部分：第一级放大电路、第二级放大电路、偏置电路和相位补偿电路。

2.电路描述：输入级放大电路由PM2、PM0、PM1和NM0、NM1构成。

PM0和PM1构成差分输入对，使用差分对可以有效地克制共模信号干扰；NM0和NM1构成电流镜作为有源负载；PM2作为恒流源为放大器第一级提供恒定旳偏置电流。

第二级放大电路由NM2和PM3构成。

NM2为共源放大器；PM3为恒流源作负载。

相位补偿电路由电阻R0和电容C0构成，跨接在第二级输入输出之间，构成RC米勒补偿。

此外从电流电压转换角度来看，PM0和PM1为第一级差分跨导级，将差分输入电压转换为差分电流。

NM0和NM1为第一级负载，将差模电流恢复为差模电压。

NM2为第二级跨导级，将差分电压信号转换为电流，而PM3再次将电流信号转换成电压信号输出。

偏置电压由V0和V2给出。

3.静态特性对第一级放大电路：构成差分对旳PM0和PM1完全对称，故有G m1=g mp0=g mp1 (1)第一级输出电阻R out1=r op1||r on1 (2)则第一级电压增益A1=G m1Rout1=g mp0,1(r op1||r on1) (3) 对第二级放大电路：电压增益A2=G m2R out2= -g mn2(r on2||r op3) (4) 故总旳直流开环电压增益A0=A1A2= -g mp0,1g mn2(r op1||r on1)(r on2||r op3) (5) 由于所有旳管子都工作在饱和区，因此对于gm我们可以用公式g m =D I L W )/(Cox 2μ (6) 进行计算；而电阻r o 可由下式计算 r o =DI 1λ (7)其中λ为沟道长度调制系数且λ∝1/L 。

微电子课程设计基本cs和cascode放大器

哈尔滨理工大学软件学院课程设计报告课程微电子电路（双语）题目带有源负载的CS放大器与带有源负载的cascode放大器班级集成11-4班专业集成电路设计与集成系统学生张翠学号1114020432指导教师徐瑞2013年11月8日目录1.课程设计目的 ....................................2.课程设计题目描述和要求 .............................3.课程设计报告内容 ............................3.1、带有源负载的CS放大器 ......................3.2、带有源负载的cascode放大器 .................4.心得体会 .........................................5.参考书目 .........................................一.课程设计目的1.熟悉并掌握Orcad中的capture CIS，Hspice与cosmosScope软件的使用。

2.掌握使用capture CIS建立带有源负载的CS放大器与带有源负载的cascode放大器的电路并导出网表。

3.熟练应用Hspice仿真网表并修改分析网表，学会用comosScope查看分析波形。

4.在扎实的基础上强化实践能力，把微电子理论实践化。

二.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60dB。

对仿真结果进行分析，功耗小于2mW。

VddCVddC三.课程设计报告内容 1.设计过程： A 、理论分析对2种放大器分别进行分析，设定初值，查找参数值，进行推测和计算、记录各个节点的电流值，电压值，电阻值。

cascode放大器结构原理

cascode放大器结构原理
Cascode放大器是由一个共源共极放大器和一个共栅共源放大器组成的二级放大器。

它的结构可以保证较高的增益和较宽的带宽。

具体来说，输入信号先经过共源共极放大器进行放大，再通过共栅共源放大器进行二次放大。

这种结构可以有效地避免共源共极放大器的Miller效应和共栅共源放大器的热电流噪声，同时提高整个电路的线性度和稳定性。

Cascode放大器的关键是两个三极管的串联，共源共极放大器和共栅共源放大器的晶体管的级联式的电路结构，可以避免MOSFET的Miller效应，从而增强整个电路的线性度，还能提高带宽和增益，并减少功耗。

同时，这种结构具有电压转移倍增特性，可以使输出阻抗变得十分高，因此适用于驱动负载电容非常大的场合，例如显示器等应用。

5.2 Cascode放大电路

5.2.1 Cascode 放大电路的特点C 1C 2+V DD R DR G1T 2T 1R G2R G3u ou iC 3Cascode ——串叠式，又名沃尔曼电路Cascade——级联特点：i D1=i D2结构：第一级共源第二级共栅@仿真5-2-1例5-2-1的仿真5.2.2中频段动态参数D1m 1gs D1gs 1m i o up R g u R u g u u A -=-== 2G G1i //R R R = Do R R =与单管共源放大电路一致！2gs 2m 1gs 1m u g u g =假设两个管子特性一致！2gs 1gs u u =单看第一级放大倍数1up -=A 第一级不提供电压放大，放大倍数由第二级共栅放大提供5.2.3 Cascode 放大电路的频率响应1、下限频率()1G2G11i L1//π21π21C R R C R f ==()()0π21π212L D 2L o L2=+=+=C R R C R R f ()33G G2L3//π21C R R f =R G1R G2u i u gs1g m1u gs1g m2u gs2u gs2R Du oC gd1C gs1C ds1C gs2 C ds2 C gd2C 1C 2C 3R G35.2 Cascode 放大电路5.2.3 Cascode 放大电路的频率响应gdD gd2D H π21π21C R C R f ==2、上限频率R G1R G2u i u gs1g m1u gs1g m2u gs2u gs2R Du oC gs2 C ds2C gd2 C gd1+C ds1 R G1R G2u i u gs1g m1u gs1g m2u gs2u gs2R Du oC ds2 C gd2第一级近似第二级近似∵第一级|A up |=1忽略电容忽略电容@仿真5-2-2Cascode 电路与单级共源放大电路比较。

CMOS模拟集成电路分析与设计第9章基本运算放大器设计

9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 模拟集成电路设计流程概述运算放大器的电路构成运算放大器的设计指标运算放大器的稳定性和频率补偿（该部分自学）二级运算放大器的设计过程仿真分析性能提高途径
华中科技大学远程教学
3
9.1
模拟集成电路设计流程概述
问题报告书（设计需求）规格定义
噪声
华中科技大学远程教学
14
9.3.7
一个典型的运放参数
边界条件边界条件工艺规范电源电压电源电流工作温度范围要求取决于具体工艺 2.5V 10%
100uA
0-70℃
华中科技大学远程教学
15
特性指标
特性指标
增益增益带宽建立时间摆率 |ICMR| CMRR PSRR 输出摆幅
7
9.3
运算放大器的设计指标
第一步是选择或构造运算放大器的基本结构，描述所有晶体管互连的草图。多数情况下，这个结构在整个设计中不会改变，但有时，某些选好的设计特性必须通过改变结构来实现。一旦结构确定，设计者根据功耗、摆率等要求确定直流偏置电流，设置管子尺寸，并设计补偿电路。这个步骤是设计工作的主要内容。
19
基本计算依据1
摆率：
I5 SR Cc
第一级增益：
g m1 2 g m1 Av1 g ds 2 g ds 4 I 5 ( 2 4 )
第二级增益：
g m6 g m6 Av 2 g ds 6 g ds 7 I 6 ( 6 7 )
华中科技大学远程教学
9.3.1 边界条件
COX
VTH
4．工作温度范围
华中科技大学远程教学
9
9.3.2 增益

集成放大器的课程设计

集成放大器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解集成放大器的原理和分类，掌握不同类型放大器的特点和应用场景。

2. 使学生掌握集成放大器的电路组成、工作原理和主要参数，能够分析放大电路的性能。

3. 帮助学生掌握集成放大器的选型和调试方法，提高实际应用能力。

技能目标：1. 培养学生运用集成放大器设计简单放大电路的能力，能够进行电路仿真和实验操作。

2. 提高学生分析和解决集成放大器应用中常见问题的能力，如噪声、稳定性等。

3. 培养学生查阅相关资料，了解集成放大器的发展趋势和新型产品。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术的兴趣，培养认真、严谨的科学态度。

2. 培养学生的团队合作意识，学会与他人共同解决问题，提高沟通能力。

3. 使学生认识到集成放大器在现代社会中的重要作用，增强社会责任感和创新意识。

分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 本课程属于电子技术领域，具有较强的理论性和实践性。

2. 学生为高中年级，具备一定的电子基础，求知欲强，喜欢动手实践。

3. 教学要求注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。

二、教学内容1. 集成放大器概述- 了解集成放大器的发展历程、分类和特点。

- 掌握常用集成放大器的型号和性能。

2. 集成放大器的工作原理- 学习放大器的基本工作原理，如放大倍数、输入输出阻抗等。

- 掌握差分放大电路、功率放大电路的组成和原理。

3. 集成放大器的电路设计- 学习集成放大器的选型方法和电路设计步骤。

- 掌握反馈电路的设计，分析闭环放大器的性能。

4. 集成放大器的应用实例- 分析典型应用电路，如音频放大器、测量放大器等。

- 学习集成放大器在实际应用中的调试和优化方法。

5. 集成放大器的发展趋势- 了解新型集成放大器的发展动态，如Class D放大器等。

- 探讨集成放大器在新能源、物联网等领域的应用前景。

教学内容安排与进度：1. 第1周：集成放大器概述、分类和特点。

运算放大器设计总结.概要

一．运算放大器的基本参数1.开环电压增益A OL不带负反馈的状态下，运算放大器对直流信号的放大倍数。

电压反馈运算放大器采用电压输入/电压输出方式工作，其开环增益为无量纲比，所以不需要单位。

但是，数值较小时，为方便起见，数据手册会以V/mV或V/μV代替V/V表示增益，电压增益也可以dB形式表示，换算关系为dB = 20×logAVOL。

因此，1V/μV的开环增益相当于120 dB，以此类推。

该参数与频率密切相关，随着频率的增加而减小，相位也会发生偏移。

对于反向比例放大电路，只有当AOL＞＞R+Rf时，Vo=-Rf/RVi才能够成立。

2.单位增益带宽B1（Gain-Bandwidth Product）开环电压增益大于等于1（0dB）时的那个频率范围，以Hz为单位。

它将告诉你将小信号（～±100mV）送入运放并且不失真的最高频率。

在滤波器设计电路中，假定运放滤波器增益为1V/V，则单位增益带宽大于等于滤波器截止频率f cut-off×100。

3.共模抑制比CMRR差分电压放大倍数与共模电压放大倍数之比，CMRR=|Ad/Ac|。

共模输入电压会影响到输入差分对的偏置点。

由于输入电路内部固有的不匹配，偏置点的改变会引起失调电压改变，进而引起输出电压改变。

其实际的计算方法是失调电压变化量比共模电压变化量，一般来说CMRR=ΔVos/ΔVcom，TI及越来越多的公司将其定义为CMRR=ΔVcom/ΔVos。

在datasheet中该参数一般为直流参数，随着频率的增加而降低。

4.输入偏置电流Ibias输入偏置电流被定义为：运放的输入为规定电位时，流入两个输入端的电流平均值。

记为IB。

为了运放能正常的工作，运放都需要一定的偏置电流。

IB=(IN+IP)/2。

当信号源阻抗很高时，就必须关注输入偏流，因为如果运放有很大的输入偏流，就会对信号源构成负载，因而会看到一个比预想要低的信号源输出电压，如果信号源阻抗很高，那么最好使用一个以CMOS或者JFET作为输入级的运放，也可以采用降低信号源输出阻抗的方法，就是使用一个缓冲器，然后用缓冲器来驱动具有很大输入偏流的运放。

集成运算放大器课程设计

集成运算放大器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握集成运算放大器的组成、工作原理和主要性能指标。

2. 使学生了解集成运算放大器在实际电路中的应用，如放大器、滤波器、比较器等。

3. 引导学生理解集成运算放大器的线性区和非线性区，并掌握相应的分析方法。

技能目标：1. 培养学生能够正确使用集成运算放大器进行电路设计的能力。

2. 提高学生分析、解决实际电路问题的能力，能运用集成运算放大器优化电路性能。

3. 培养学生运用所学知识，动手搭建和调试集成运算放大器相关电路。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术的兴趣，培养其创新意识和实践能力。

2. 培养学生具备团队协作精神，能够在小组合作中发挥个人优势，共同完成任务。

3. 引导学生认识集成运算放大器在科技发展中的重要作用，提高其社会责任感和使命感。

课程性质：本课程为电子技术基础课程，以理论教学和实践操作相结合的方式，使学生掌握集成运算放大器的相关知识。

学生特点：学生已具备一定的电子技术基础知识，具有较强的求知欲和动手能力。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作，提高学生的实践能力和创新能力。

通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际电路设计和分析中。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 集成运算放大器基础知识：- 集成运算放大器的组成、符号及主要参数- 集成运算放大器的工作原理- 集成运算放大器的线性区和非线性区分析2. 集成运算放大器在实际电路中的应用：- 放大器电路的设计与分析- 滤波器电路的设计与分析- 比较器电路的设计与分析3. 集成运算放大器的性能优化：- 负反馈对集成运算放大器性能的影响- 电压偏置电路的设计- 电路的稳定性分析4. 实践操作：- 搭建和调试基本放大器电路- 搭建和调试滤波器电路- 搭建和调试比较器电路教学内容依据教材相关章节进行组织，具体安排如下：1. 集成运算放大器基础知识（第1章）2. 集成运算放大器在实际电路中的应用（第2-4章）3. 集成运算放大器的性能优化（第5章）4. 实践操作（第6章）在教学过程中，注意引导学生掌握基本概念、分析方法，并结合实践操作，提高学生的实际应用能力。

cascode电路密勒补偿-概述说明以及解释

cascode电路密勒补偿-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述cascode电路是一种常用的放大电路结构，广泛应用于射频和高频放大器设计中。

它通过将两个晶体管级联，形成一个高增益的放大器，具有良好的抗干扰能力和线性性能。

cascode电路的基本原理是将一个功率放大晶体管（被驱动晶体管）和一个电压放大晶体管（驱动晶体管）级联。

被驱动晶体管作为负载，增强了整个电路的增益。

驱动晶体管负责控制被驱动晶体管的电流，从而实现对整个电路的放大功能。

然而，cascode电路在实际应用中也存在一些问题，例如频率响应不稳定和阻抗匹配困难等。

为了解决这些问题，密勒补偿技术被引入到cascode电路中。

密勒补偿是指通过添加合适的电容来提高电路的频率响应和稳定性。

在cascode电路中，通过在驱动晶体管的源极和栅极之间添加一个补偿电容，可以有效提高电路的带宽和相位裕度。

这样可以使得cascode电路在高频段保持较好的性能。

总之，cascode电路作为一种常用的放大电路结构，在射频和高频放大器设计中起着重要的作用。

通过以概述介绍cascode电路的基本原理和问题，并引入密勒补偿技术，有助于读者更好地理解cascode电路的应用和优势。

在接下来的章节中，将详细介绍cascode电路的基本原理和密勒补偿方法，以及密勒补偿对cascode电路性能的影响。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以参考以下写法：文章结构部分主要是对整篇文章的章节结构进行介绍，方便读者了解全文的组织框架。

本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分首先对文章的主题进行概述，简要介绍了cascode电路的基本原理和密勒补偿方法。

接着，明确了整篇文章的目的，即探讨密勒补偿对cascode电路性能的影响。

正文部分将分为两个主要章节。

首先，会详细介绍cascode电路的基本原理，包括其特点、工作原理和优点等内容。

然后，会重点介绍cascode 电路的密勒补偿方法，详细阐述其原理、实现方式和应用场景等。

CMOS二年级运算放大器设计

C M O S二年级运算放大器设计Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998CMOS二级运算放大器设计（东南大学集成电路学院）一．运算放大器概述运算放大器是一个能将两个输入电压之差放大并输出的集成电路。

运算放大器是模拟电子技术中最常见的电路，在某种程度上，可以把它看成一个类似于BJT 或FET 的电子器件。

它是许多模拟系统和混合信号系统中的重要组成部分。

它的主要参数包括：开环增益、单位增益带宽、相位阈度、输入阻抗、输入偏流、失调电压、漂移、噪声、输入共模与差模范围、输出驱动能力、建立时间与压摆率、CMRR、PSRR以及功耗等。

二．设计目标1.电路结构最基本的COMS二级密勒补偿运算跨导放大器的结构如图所示。

主要包括四部分：第一级输入级放大电路、第二级放大电路、偏置电路和相位补偿电路。

图两级运放电路图2.电路描述电路由两级放大器组成，M1~M4构成有源负载的差分放大器，M5提供该放大器的工作电流。

M6、M7管构成共源放大电路，作为运放的输出级。

M6 提供给M7 的工作电流。

M8~M13组成的偏置电路，提供整个放大器的工作电流。

相位补偿电路由M14和Cc构成。

M14工作在线性区，可等效为一个电阻，与电容Cc一起跨接在第二级输入输出之间，构成RC密勒补偿。

3.设计指标两级运放的相关设计指标如表1。

表1 两级运放设计指标三．电路设计第一级的电压增益：)||(422111o o m m r r g R G A ==第二级电压增益：)||(766222o o m m r r g R G A =-= 所以直流开环电压增益：)||)(||(76426221o o o o m m o r r r r g g A A A -==单位增益带宽：cm O C g A GBW π2f 1d == 偏置电流：213122121)/()/()/(2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=L W L W R L W KP I B n B 根据系统失调电压：756463)/()/(21)/()/()/()/(L W L W L W L W L W L W ==转换速率：⎭⎬⎫⎩⎨⎧-=L DS DS C DS C I I C I SR 575,min相位补偿：12.1)/()/()/()/(1613111466+==m m m C g g L W L W L W L W g R以上公式推导过程简略，具体过程可参考相关专业书籍。

带有源负载的cascode放大器和两级运算放大器课程设计

哈尔滨理工大学软件学院课程设计报告课程微电子电路（双语）题目带有源负载的cascode放大器班级集成12-1班专业集成电路设计与集成系统学生张铭学号1214020130指导教师徐瑞2014年11 月12日目录1.课程设计目的 ....................................2.课程设计题目描述和要求.............................3.课程设计报告内容 ...............................4.心得体会 .........................................5.参考书目 .........................................一.课程设计目的1.熟悉并掌握Orcad中的capture CIS ，Hspice与cosmoscope软件的使用。

2.掌握使用capture CIS建立带有源负载的cascode放大器的电路并导出网表。

3.熟练应用Hspice仿真网表并修改分析网表，学会用comosScope查看分析波形。

4.在扎实的基础上强化实践能力，把微电子理论实践化。

二.课程设计题目描述和要求分析如图这样的带有源负载的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，功耗小于2mW。

要求cascode放大器的开环增益大于60 dB；两级运算放大器的开环增益大于80 dB，单位增益频率越大越好，所有管子都工作在饱和区，对仿真结果进行分析。

NMOS PMOSk(μA/V2) 111 69Vt(V) 0.7231 -0.906M1M2M3M4M5M6IVddVbVinC三.课程设计报告内容 1.设计过程 : （1）理论分析cascode 放大器理论计算 :首先根据功耗小于2mW 的要求，（P=2*U*I ）推导出直流偏置电流最大为200uAdc ，于是我们可以取一个中间变量作为直流偏置电流，假设I=111uAdc （第一次计算最好直接取满偏电流，也就是最大电流200uAdc —这样有利于后面的调节，可以使可调范围更大。

cmos运算放大器设计实例概述及解释说明

cmos运算放大器设计实例概述及解释说明1. 引言1.1 概述本篇文章是关于CMOS运算放大器设计实例的概述与解释说明。

在现代电路设计中，运算放大器被广泛应用于模拟电路和信号处理领域，在各种电子设备和系统中扮演重要角色。

而CMOS（互补金属-氧化物-半导体）技术作为一种主流的集成电路制造工艺，具有低功耗、高可靠性和高集成度等优势，并且适合用于低压低功耗的移动设备和便携式电子产品。

1.2 文章结构本篇文章将分为五个部分进行详细讲解。

首先，在引言部分对文章进行总体概述，介绍了CMOS运算放大器的设计原理以及本文的目的。

接下来，在第二部分将详细介绍CMOS技术、运算放大器基本原理以及CMOS运算放大器的特点。

然后，第三部分将重点讲解CMOS运算放大器设计的步骤，包括整体设计方案确定、差模放大器设计和分析以及单端放大器设计和优化。

在第四部分，我们将给出一个具体的样例电路，并对其进行实现和分析，包括电路图和参数规格说明、差模输入阶段设计和性能分析，以及输出级设计和性能分析。

最后，在第五部分我们将总结实验结果并进行相应的讨论，并提出一些建议用于改进建议。

1.3 目的本文的目的是通过对CMOS运算放大器设计实例的详细解释与说明，帮助读者更好地了解CMOS技术、运算放大器的基本原理以及CMOS运算放大器的特点。

同时，通过具体样例电路的实现和分析，展示CMOS运算放大器设计步骤，并总结出实验结果并进行讨论，从而为读者提供有关CMOS运算放大器设计方面的参考与指导。

2. CMOS运算放大器设计原理：2.1 CMOS技术简介：CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）技术是一种常用的集成电路制造技术，它采用半导体材料和金属氧化物栅结构。

相比于其他晶体管技术，CMOS具有低功耗、高集成度和抗辐射等优点，在现代电子领域得到广泛应用。

2.2 运算放大器基本原理：运算放大器（Operational Amplifier，简称OA）是一种重要的模拟电路元件，它是差分放大器的一种改进形式。

CHAP03CMOS子电路、CMOS放大器

PMOS和两个NMOS晶体管组成。
差分放大器的增益主要取决于输入级晶体管的跨导和负载电阻的
大小。
运算放大器
运算放大器是一种具有高放大倍数的电路，通常用于信号的运算的增益和反馈电路的参数。
运算放大器由两个输入端、一个输出端和两个电压跟随器组成。
接收机前端
在无线通信系统的接收机前端，CMOS放大器用于对微弱信号进行放大，提高信噪比，降低误码率。
高速数据传输
在高速数据传输系统中， CMOS放大器用于驱动高速数字信号，保证信号的完整性和传输速率。
自动控制系统
传感器接口
在自动控制系统中，CMOS放大器用于传感器信号的放大和调理，提高信号的可靠性和稳定性。
Chap03 CMOS子电路与CMOS 放大器
目录
• CMOS子电路概述 • CMOS子电路的类型与功能 • CMOS放大器的基本原理 • CMOS放大器的设计与实现 • CMOS放大器的应用场景与实例
01 CMOS子电路概述
CMOS电路的基本结构
互补金属氧化物半导体（CMOS）电路由N型和P型晶体管组成，形成反相器或逻辑门。
抗干扰能力强
CMOS电路的阈值电压较高，不易受噪声干扰，具有较好
的抗干扰能力。
低成本
CMOS工艺具有较高的集成度和较低的成本，有利于大规
模生产和应用。
02 CMOS子电路的类型与功能
反相器
总结词
CMOS反相器是CMOS电路的基本单元，用于实现逻辑非功能。
详细描述
CMOS反相器由两个互补的MOS管（NMOS和PMOS）组成，输入信号通过一个MOS管控制另一个MOS管的开关状态，从而实现逻辑非功能。CMOS反相器的特点是低功耗、高噪声容限和稳定性。

Cascode电路、CS单管放大电路设计及计算步骤

Cascode电路、CS单管放大电路设计及计算步骤1、Cascode电路套筒式的共源共栅结构在一定程度上限制了输出的电压摆幅，也就是说电路的最小输出必须保证共源共栅结构的MOSFET 工作在饱和条件，即输出的最小电平约为两个过驱动电压之和，但是却极大的提高了电路的输出阻抗。

共源共栅结构将输入的电压信号转换为电流，而电流又作为CS电路的输入。

而折叠式的共源共栅结构在实现电路的放大时表现为较好的低压特性。

2、电路计算【1】直流工作点的确定依据其输入的静态电压或静态电流确定，换句话说，电路中各点的静态电压和电流都是可以计算出来的，因为其静态电路各点的IV关系满足基本的电路定理，电路结构的不同所表现的电流、电压表达式是唯一确定的，即电路的静态参数是唯一确定的。

【2】在直流工作点的基础上进行的交流分析也就是对输入小信号的分析，所实现的放大是对叠加在工作点上的小信号进行放大。

或者说，直流电平提供了小信号工作的稳态条件，而交流特性则反映了信号的动态变换，即放大特性，这样在直流电平上叠加的交流小信号共同作为输入作用于电路实现信号的放大。

总的来说，电路的交流特性可以通过小信号分析得到，或者通过等效的电路模型简化分析，因此，电路的增益、输入阻抗、输出阻抗都是可以进行计算的。

3、CS单管放大电路共源级单管放大电路主要用于实现输入小信号的线性放大，即获得较高的电压增益。

在直流分析时，根据输入的直流栅电压即可提供电路的静态工作点，而根据 MOSFET的I-V特性曲线可知，MOSFET的静态工作点具有较宽的动态范围，主要表现为MOS管在饱和区的VDS具有较宽的取值范围，小信号放大时输入的最小电压为VIN-VTH，最大值约为VDD，假设其在饱和区可以完全表现线性特性，并且实现信号的最大限度放大到理想条件下，则确定的静态工作点约为VDS=（VIN-VTH VDD）/2，但是CS电路的实际特性以及MOS 管所表现出的非线性关系则限制了小信号的理想放大。

第9-10讲-放大器设计

1250MHz
工作频率 500MHz 750MHz S11
0.70 57
S12
0.0447
S21
10.5136
S22
0.79 33
0.56 78
0.0533
8.6122

2

2
RL
2
同理可得输入端口稳定性判定圆

R S
C
R 2 S

I S
C
I 2 S

RS
2
( S11 S 22 ) R I Cs Cs jCs 2 2 S11 R S12 S 21 s S 2 2 11
12
I L
C
I 2 L

S12 S 21
2
2 2
- S 22
11
第8章放大器设计

2
2
- S 22
2

R L
C
R 2 L

I L
C
I 2 L

S12 S 21
2
2 2
- S 22
2 2
- S 22 0
2
- S 22 0

R L
C
R 2 L
2 in
2
1 - S
2 22
2
13.7411.38dB
L
bs 1 Pinc 2 1 ins
2Байду номын сангаас

PA 78.1mW18.93dBm
Vs z0 1 2 z s z0 2 1 ins
2
74.7 mW
P 1mW 18.73dBm inc dBm 10lgP inc

课程设计程控放大器

课程设计程控放大器一、课程目标知识目标：1. 理解程控放大器的基本原理，掌握其组成部分及功能；2. 学习并掌握程控放大器的编程方法，能运用相关指令进行程序设计；3. 了解程控放大器在实际应用中的优势及适用场景。

技能目标：1. 能够运用所学知识对程控放大器进行电路搭建和调试；2. 培养学生动手编程的能力，学会编写简单的程控放大器控制程序；3. 提高学生分析问题、解决问题的能力，使其能够在实际应用中灵活运用程控放大器。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术和编程的兴趣，激发其学习热情；2. 培养学生的团队协作意识，使其学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的创新意识，鼓励其勇于尝试新的编程方法和电路设计。

课程性质：本课程为电子技术及应用方向的专业课程，以实践操作为主，理论讲授为辅。

学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手实践。

教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生动手实践能力的培养，引导学生学会自主学习、合作学习和创新学习。

通过本课程的学习，使学生能够达到预定的学习成果，为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 程控放大器基本原理及组成- 程控放大器的工作原理- 程控放大器的电路组成及各部分功能2. 程控放大器编程方法- 编程指令介绍- 编程流程及技巧- 编程实例分析3. 程控放大器电路搭建与调试- 电路元件的选择与连接- 调试方法与技巧- 常见问题及解决方案4. 程控放大器应用案例分析- 实际应用场景介绍- 案例分析及编程实现- 学生动手实践与展示5. 程控放大器相关技术拓展- 新型程控放大器技术介绍- 程控放大器在物联网、自动化等领域的应用教学内容依据课程目标和教学要求进行安排，注重科学性和系统性。

教学大纲明确指出教材章节及内容，确保教学进度与学生接受能力相适应。

通过以上教学内容的学习，使学生全面掌握程控放大器的理论知识，具备实际应用能力。

放大器基础知识解析

闭环增益
过载恢复时间额定输出调整时间转换速率单位增益小信号响应
2.2 运算放大器性能指标主要性能指标（系统设计中）：
• 输入电阻（阻抗） • 输出电阻（阻抗） • 增益 • 频率响应
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2.2 运算放大器性能指标
• 输入/输出电阻（阻抗）
1. 输入电阻
Ri

vt it
输入电阻是表明放
大电路从信号源吸取信
电压增益可表示为：
AV
(
j
)

Vo Vi
(j ) (j )

Vo (j ) Vi (j )
[o ( ) i ( )]
或写为： AV AV ( ) ( )
其中： AV ( )

Vo ( j ) Vi ( j )
称为幅频响应 ( ) o ( ) i ( ) 称为相频响应
由场效应管T4的源极和漏极，以及其它阻容元件所组成的相关电路提供了电容瞬间放电的高压脉冲的产生。其中，绝缘栅场效应管T4的栅极输入经驱动放大的触发脉冲，当T4的栅极为低电位时，栅－源极电压差为零，场效应管T4关断，能量存储电容器C4通过旁路电阻R6和二极管D2 快速充电，充电时间由时间常数决定。时间常数还决定了两次脉冲之间的最小间隔。当T4栅极为高电位时，T4导通， C4中存储的能量通过T4 和D1向超声探头放电，激发脉冲超声波。电阻R7则调节激发能量,改变超声波的幅值。400V的高压电源可采用美国SpellMan公司的印刷电路板安装高压发生器MHV[69]。MHV的电压输出可在0－500V之间进行调整，且体积较小便于电路板安装。
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数据采集电路的结构
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2 放大器基本概念及主要性能标
2.2.1 运算放大器的类型 2.2.2 运算放大器性能指标

微电子cascode放大器课程设计

哈尔滨理工大学软件学院课程设计报告课程微电子电路题目带有源负载的cascode放大器班级专业集成电路设计与集成系统学生学号指导教师徐瑞2014年11 月12日目录一、课程设计目的 (3)二、课程设计要求 (3)三、设计思想及流程 (5)（1）确定电流源I的值 (5) (5)（2）确定N管和P管的沟道宽长比 (6)（3）使用Capture连接电路图（如下图） (8)（4）直流扫描确定电压偏置点 (11)（5）确定数值进行交流仿真四、设计结果： (13)五、心得体会： (15)一、课程设计目的1、进一步熟悉和掌握《微电子电路》设计电路所需要的理论知识。

2、熟悉并掌握capture CIS、Hspice与CosmosScope软件的使用。

3、掌握根据电路写网表的能力，应用Hspice仿真网表并分析仿真报告修改网表，学会用ComosScope查看分析波形，应用软件工具查看电路的性能指标。

4、学习设计和调试放大器电路的基本步骤和方法，提高使用软件仿真工具和设计电路的基本技能。

培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计与调试的实践和经验。

二、课程设计要求分析如图这样的带有源负载的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，功耗小于2mW。

要求cascode放大器的开环增益大于60 dB；单位增益频率越大越好，所有管子都工作在饱和区，对仿真结果进行分析。

VddC三、设计思想及流程分析设计要求给出的电路图进行参数计算：（1）确定电流源I 的值图中所示的mos 管其中上面四个pmos 管为镜像电流源。

所有管子都饱和的情况下，支路上的镜像电流由左边恒流源I 决定，左右两条支路上的电流都为电流源I 的值。

设计要求功耗小于2mw ，观察到两条支路上电压都为vdd=5v 。

根据公式P=VI 计算得。

因为开环增益要求大于60dB 。

得； ; 所以 ;（2）确定N 管和P 管的沟道宽长比根据公式；假设，设电流为100uA ，取固定沟道长L 为2um ，计算得Wn=35um Wp=74um225mwI v=⨯200I A μ≤6020lg o dB A =20()o m A g r =1000o A =2m ov Ig v ='A o ov V L r v =50I A μ≥21()2D OV W I k V L=0.27OV N OV P V V ==（3）使用Capture连接电路图（如下图）生成网表.SP文件：* source DESIGNM_M5 N01652 N01652 N01432 N01432 nvp + L=2u+ W=74u+ AD=80p+ AS=80pC_C1 N02440 GND 3pfM_M4 N02261 N01652 N01432 N01432 nvp + L=2u+ W=74u+ AD=80p+ AS=80pV_V1 N03022 GND 1.70VdcM_M6 N02365 N02365 N01652 N01432 nvp + L=2u+ W=74u+ AD=80p+ AS=80pV_V2 N03064 GND DC 1.13V AC 1.5VacM_M3 N02440 N02365 N02261 N01432 nvp + L=2u+ W=74u+ AD=80p+ AS=80pV_V3 N01432 GND 5VdcM_M2 N02440 N03022 N02523 GND nvn+ L=2u+ W=34u+ AD=80p+ AS=80pI_I1 N02365 GND DC 0.1mAdcM_M1 N02523 N03064 GND GND nvn+ L=2u+ W=35u+ AD=80p+ AS=80p.op.ac dec 10 1 1g.lib 'c:/lib/h05hvcddtt09v01.lib' tt.end（4）直流扫描确定电压偏置点使用语句.dc V_V1/ V_V2 start end step V_V2/ V_V1 start end step扫描直流工作点，寻找M2漏极的直流电压位于2.5V附近的最优工作点曲线。