Lab 5 差分放大器电路仿真

Lab 5 差分放大器电路仿真

1.实验目的

熟悉ADE环境设置。

掌握层次化设计方法。

了解仿真结果分析方法。

2.实验原理

关于仿真部分的实验原理，在lab4中已有详述。

层次化（Hierarchy）设计：在较为复杂的电路中，因为电路元件个数相对庞大，所有电路单元不可能都以元件的形式出现在电路里。为了简化电路形式，可采用特定的电路符号，每个符号代表一个电路单元，甚至在电路符号中再镶嵌符号，由此形成多层电路结构。层次化设计简化了电路结构，便于电路设计与仿真，lab4所设计的ampTest测试平台就包含有Lab3所设计的放大电路Amplifier。在lab11以后的版图设计中，层次化设计成为必然。层次化设计的特点：

①大量元件可以用一个符号代表

②符号可以代表元件、单元电路模块

③同一符号可以出现在不同层次

④设计中不再需要特定的结构形式

⑤方便了不同层次间的设计

层次化方法（也可使用盲键）

①选择要进入下层（或返回上层）的符号

②进入下层：选择Design→Hierarchy→Descend Edit [E]

③返回上层：选择Design→Hierarchy→Return [^e]

④返回顶层：选择Design→Hierarchy→Return To Top

3.实验内容

运行仿真

设置Analyses

①在CIW窗口中，打开ampTest的Schematic Editing窗口，选择Tool→Analog

Environment，弹出ADE窗口。

②在ADE窗口中，选择Analyses→Choose，打开Choosing Analyses窗口。

③设置Analyses栏目中的ac：

a.在Analysis里，选择ac

b.设置Sweep V ariable为Frequency

c.设置Sweep Rangs为Start－Stop，Start赋值为100，Stop赋值为150M

d.设置Sweep Type为Logarithmic，选择Points Per Decade为20

e.选择Enabled

f.点击Apply

④设置Analyses栏目中的tran：

a.在Analysis里，选择tran

b.设置Stop Time为3u

c.设置Accuracy Defaults (errpreset)为Moderate

d.选择Enabled

e.点击Apply

⑤设置Analyses栏目中的dc：

a.在Analysis里，选择dc

b.在DC Analysis里，选择Save DC Operating Point

c.选择Enabled

d.点击Apply

e.点击OK

设置Design V ariables

图5.1 Edit Design V ariables窗口

①在Simulation窗口（也即ADE窗口）中，点击Edit Variables图标，弹出

Edit Design V ariables窗口如图5.1所示。

②点击Edit Design V ariables窗口中的Copy From按钮，列出包括CAP在内

的所有变量。

③发现变量CAP：

a.在Editing Design V ariables窗口中，点亮CAP，再点击Find，发现对应

ampTest schematic窗口中，包含电容元件的amplifier显亮。

b.在ampTest schematic窗口中，选择Design→Hierarchy→Descend Edit[E]，

弹出Descend form窗口。

c.在Descend form窗口中，设置View Name为schematic，点击OK，弹出

amplifier schematic窗口，说明编辑环境进入ampTest 电路下一层的amplifier中。

d.在Design V ariables窗口中，再次点击Find，注意到amplifier schematic中

的capacitor被显亮，说明变量CAP设置成功。

e.在amplifier schematic窗口中，选择Design→Hierarchy→Return[^e]，回到

上层的ampTest schematic窗口。

④设置变量CAP：

a.在Design V ariables窗口中，Name栏为CAP，给CAP赋值为V alue(Expr)：

0.8p，点击change，注意Design V ariables窗口的变化。

b.在Design V ariables窗口中，点击窗口下方的Copy To按钮，将CAP 的

值赋予schematic。

c.在Editing Design V ariables窗口中，点击OK。

d.在ampTest Design窗口中，点击tool bar栏中的check and save图标，完

成存档。

保存仿真数据

①在Simulation窗口中，选择Output→Save All，弹出Save Options窗口。

②在Save Options窗口中，确定Select signals to output（save）栏选择为allpub，

点击OK。

③在Simulation窗口中，选择Outputs→To Be Saved→Select On Schematic，

在ampTest schematic窗口中，点击连接inm与out之间20K电阻的两侧，出现两个椭圆，表示选择成功，之后按Esc键。

④在Simulation窗口中，选择Outputs→To Be Plotted→Select On Schematic，

在ampTest schematic窗口中，点击vin与out，之后按Esc键。

⑤仔细检查Simulation窗口内容，尤其Outputs栏应与图5.2完全一致。

图5.2 Simulation窗口图5.3 仿真曲线

提取网表

①在Simulation窗口中，选择Simulation→Netlist→Create，若以上步骤的仿

真参数设置合适，生成网表文件。在CIW中也显示成功；否则，更正3.1.4以前步骤，直到网表提取成功。

②网表提取成功后，在Netlist窗口中，可以查看所有元件的参数，选择

File→Close Window，关闭此窗口。

运行仿真

①在Simulation窗口中，选择Simulation→Run来运行仿真，或在Simulation

窗口下，点击Run图标；或者直接点击Netlist and Run图标，在提取网表的同时运行仿真。

②在运行仿真的输出窗口中，可以看到详尽的仿真数据，点击File→Close

Window，关闭此窗口。

③仿真结束后，自动生成Transient和ac的仿真曲线，如图5.3所示。

④在Simulation窗口中，选择Session→Save State，弹出Saving State窗口，

设置Save As为statel，确保What to Save栏下的所有选项按钮均点亮。点击OK，完成仿真结果的存档。

Stimulus模板

读取仿真结果

①若仿真结果窗口已关闭，可在Simulation窗口中，选择Session→Load State，

在弹出的Loading State窗口中，设置State Name为statel，设置What to Load 栏中Waveform Setup为Disable，点击OK。

②在ampTest schematic窗口中，选择Design→Probe→Remove All，用以取消

以上步骤中对pins的操作。

③确认ampTest schematic设计窗口，Simulation窗口以及Waveform窗口都已

打开。

采用Stimulus Template