北邮模拟集成电路设计CMOS实验报告概论
[工学]Chap1_CMOS模拟集成电路设计概论_OK
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– Idm ：复数电流（小信号频率分析）；
模拟集成电路设计绪论Chap1 # 43
一般概念(4)
• 戴维南定理和诺顿定理
– 任何一个线性有源二端网络，对外电路说，总可以用一个电压源 与电阻相串联的支路代替。电压源电压等于有源二端网络的开路 电压Vs，其电阻等于该网络中所有独立电压源短路、独立电流源 开路时的入端等效电阻Rs。
• 我们需要
– 模/数转换（ADC, Aanlog-to-Digital Converters）
– 数/模转换（DAC, Digital-to-Aanlog Converters）
– 模拟预处理（ADC之前） – 模拟后处理（DAC之后）
• 如放大、滤波等
2021/8/20
模拟集成电路设计绪论Chap1 # 15
目录
• Why Analog ?
• 模拟设计的挑战
• Why Integrated ?
• Why CMOS ?
• 模拟IC设计（vs. 数字IC设计）
• 模拟IC设计流程
• 一般概念
• 实例
2021/8/20
模拟集成电路设计绪论Chap1 # 30
分析 vs. 设计
• 分析：从已知电路特性，解唯一
后端设计流程
2021/8/20
模拟集成电路设计绪论Chap1 # 38
版图设计书籍
2021/8/20
模拟集成电路设计绪论Chap1 # 39
目录
• Why Analog ?
• 模拟设计的挑战
• Why Integrated ?
• Why CMOS ?
• 模拟IC设计（vs. 数字IC设计）
COMS模拟集成电路设计Lab2014
1 《CMOS 模拟集成电路设计》实验
实验要求：
（1）、所有实验采用SMIC 0.18um 工艺；
（2）、地点：九教南212实验室；
（3）、完整的电子版实验报告（文件名称格式：学号_姓名.doc ）于6月15日17:00
之前提交至邮箱：icedu@ 。
实验内容：
Lab1.
对于下面的放大器,已知 ,502,1um =W ,5.02,1um =L ,5Ω=s R ,3.3V =DD V ,)2sin(5.0V ft V in π=V 5.1=bias V 。
当D R 从 ΩK 1 变化到 ΩK 100 时, ,100KHz =f 请仿真扫描输出电压的变化并给出该放大器的增益随 D R 变化的曲线，画出Ω=K R D 100时电路的版图并进行后仿真。
Lab2.
试设计一个二级运算放大器，假定该放大器单端输出接一个5pF 的电容，并假定供电电压为V 3.3=DD V ，技术指标要求如下：
dB m W V V M Hz V/us diss 701025.1150103≥≤≤≤-≥≥-v dB A P ICMR f SR ，，，，，dB PSRR dB CMRR 60,60≥≥,输出摆幅V 5.1≥。
要求完成放大器电路参数的计算，并完成前后端仿真与优化。
模拟cmos集成电路设计实验
模拟cmos集成电路设计实验实验要求：设计一个单级放大器和一个两级运算放大器。
单级放大器设计在课堂检查，两级运算放大器设计需要于学期结束前，提交一份实验报告。
实验报告包括以下几部分内容：1、电路结构分析及公式推导（例如如何根据指标确定端口电压及宽长比）2、电路设计步骤3、仿真测试图（需包含瞬态、直流和交流仿真图）4、给出每个MOS管的宽长比（做成表格形式，并在旁边附上电路图，与电路图一一对应）5、实验心得和小结单级放大器设计指标两级放大器设计指标实验操作步骤：a.安装Xmanagerb.打开Xmanager中的Xstartc.在Xstart中输入服务器地址、账号和密码Host：202.38.81.119Protocol: SSHUsername/password: 学号（大写）/ 学号@567& （大写）Command : Linux type 2然后点击run运行。
会弹出xterm窗口。
修改密码输入passwd，先输入当前密码，然后再输入两遍新密码。
注意密码不会显示出来。
d.设置服务器节点用浏览器登陆http://202.38.81.119/ganglia/,查看机器负载情况，尽量选择负载轻的机器登陆，（注：mgt和rack01不要选取）选择节点，在xterm中输入 ssh –X c01n?? (X为大写，??为节点名)如选择13号节点，则输入ssh –X c01n13e.文件夹管理通常在主目录中，不同工艺库建立相应的文件夹，便于管理。
本实验采用SMIC40nm工艺，所以在主目录新建SMIC40文件夹。
在xterm中，输入mkdir SMIC40然后进入新建的SMIC40文件夹，在xterm中，输入cd SMIC40.f.关联SMIC40nm 工艺库在xterm窗口中，输入gedit&,(gedit为文档编辑命令)将以下内容拷贝到新文档中。
SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/dfII/cds.lib SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/hdl/cds.lib SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/pic/cds.lib SOFTINCLUDE /soft1/cadence/IC5141/share/cdssetup/sg/cds.libDEFINE smic40llrf /soft2/eda/tech/smic040/pdk/SPDK40LLRF_1125_2TM_CDS_V1.4/smic40llrf_1 125_2tm_cds_1P8M_2012_10_30_v1.4/smic40llrf保存为cds.lib 。
模拟cmos期末总结
模拟cmos期末总结随着信息时代的发展，计算机技术的迅速发展和普及，人们对于计算机原理和设计的需求也越来越高。
而CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）作为一种重要的集成电路技术，在现代电子领域得到了广泛的应用。
本学期，我参加了关于CMOS的课程学习，通过理论知识的学习和实践操作的训练，对CMOS的原理和设计有了更深入的了解。
以下是我对本学期学习的CMOS课程的总结和体会。
在本学期的CMOS课程中，我们首先学习了CMOS的基本原理与特点。
CMOS技术是现代集成电路设计中最为常用的一种技术，其特点包括低功耗、高集成度、抗干扰能力强等。
CMOS的基本工作原理是基于p及n型沟道场效应管（MOSFET）的互补电路。
通过将n沟道MOSFET和p沟道MOSFET相互串联，开关作用可以更好地实现，从而避免了传统的集成电路中由于电流流动而产生的能量消耗。
此外，CMOS技术也拥有更高的抗干扰能力，即使在高噪声环境下也能可靠地工作。
在理解了CMOS的基本原理后，我们学习了CMOS逻辑门电路的设计和应用。
CMOS逻辑门电路是CMOS技术应用最广泛的领域之一。
通过理论课程和实践操作，我学会了使用CMOS逻辑门电路设计和实现各种逻辑功能，包括与门、或门、非门、与非门、或非门等。
在设计过程中，我们需要根据逻辑关系，选择合适的MOSFET管型和工作状态，并且通过级联、并联等方式将逻辑元件进行组合，从而实现所需的逻辑功能。
通过实践操作，我深刻体会到了CMOS逻辑门电路在实际应用中的重要性和灵活性。
除了CMOS逻辑门电路的设计与实现，我们还学习了CMOS时序电路和存储器的设计。
时序电路是现代电子系统中不可或缺的一部分，它用于处理输入和输出的时序关系，使系统按照一定的顺序来执行操作。
我们学习了各种时序电路的设计方法，包括时钟信号的生成、时钟同步、时钟多路复用等。
此外，存储器是计算机系统中用于存储和读取数据的重要部件。
CMOS模拟集成电路设计与仿真标准实验报告资料
电子科技大学实验报告学生姓名：鄢传宗，梁成豪学号：2011031030010，2011031030009 指导教师：王向展实验地点：211楼606 实验时间：2014.6.4一、实验室名称：微电子技术实验室二、实验项目名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真三、实验学时：4四、实验原理IC设计与制造的主要流程五、实验目的本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。
其目的在于：∙根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路设计，掌握基本的IC设计技巧。
∙学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行电路的模拟仿真。
六、实验内容1、UNIX操作系统常用命令的使用，Cadence EDA仿真环境的调用。
2、设计一个运算放大器电路，要求其增益大于40dB, 相位裕度大于60º，功耗小于10mW。
3、根据设计指标要求，选取、确定适合的电路结构，并进行计算分析。
4、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析、建立时间小信号特性和压摆率大信号分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。
5、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。
6、整理仿真数据与曲线图表，撰写并提交实验报告。
七、实验仪器设备（1）工作站或微机终端一台（2）局域网（3）EDA仿真软件 1套八、实验步骤1、根据实验指导书熟悉UNIX操作系统常用命令的使用，掌握Cadence EDA仿真环境的调用。
2、根据设计指标要求，设计出如下图所示的电路结构。
并进行计算分析，确定其中各器件的参数。
调用Symbol生成命令，生成符号如下图。
3、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC分析、瞬态Trans分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法。
电源电压设置：输入信号设置：建立时间测试信号设置：4、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。
模拟coms实验报告
模拟cmos集成电路课程实验报告反相器原理图设计专业班级姓名指导老师报告时间一．实验目的1 学会创建模型库和单元视图2 了解schematic 设计环境3 学会如何画反相器原理图二．实验内容和步骤1 调用 candence 软件运行虚拟机直接点击三角形运行的图标然后输入icfb命令调用 candence软件，此时会弹出CIW窗口2 创建工作路径库与单元视图进入candence后点击CIW窗口的 file—new—library，此时弹出对话窗口如图Name栏输入库文件名mylib（可以自定义），右侧 Technology File栏选择第二个。
点击OK弹出窗口如3-3，这时让你选择工艺库的我们选择 sto2 这个工艺库点击OK弹出窗口中在library中可以看到我们自己建的模型库 mylib3 画原理图⑴画原理图之前先了解以下几个快捷键i----插入元器件w----连线p----插入输入输出引脚q----查看器件属性f----调节合适的窗口c----复制u----撤销m----移动器件del----删除⑵添加元件n管p管的添加在Schematic Editing窗口中按下快捷键 i 点击Browse弹出Library Browse 窗口然后按图击个个选项然后点击Close，此时又弹出对 p管属性设置的窗口如图，这里 Total Width 设为1.4uM其它不变。
点击Hide此时鼠标箭头上就有了p管的symbol， n管的插入和p管类似，只需把n管的Length改为550Nm⑶添加vdd和gnd按下i点击Browse 弹出Library Browse窗口然后按图点击个个选项然后点击Close，在弹出的窗口点击Hide此时鼠标箭头上就有了 vdd的 symbol， gnd 的插入和 vdd类似。
⑷添加输入输出引脚按下p弹出窗口，在Pin Names 栏填 in，Direction栏选择input点击Hide 此时鼠标箭头上就有了输入的symbol，输出的添加和此类似只需把Direction 栏选择output，到此所有元件添加完成。
模拟cmos集成电路设计研究生课程实验报告
模拟cmos集成电路设计研究生课程实验报告模拟CMOS集成电路设计研究生课程实验报告1. 引言在现代电子工程领域中，模拟CMOS集成电路设计一直是一个备受关注的研究领域。
本文将对模拟CMOS集成电路设计研究生课程实验进行全面评估，并撰写一份有价值的实验报告。
通过这篇文章，我们将深入探讨模拟CMOS集成电路设计的原理、方法和实践，为读者带来深刻而全面的理解。
2. 实验内容本次课程实验旨在通过实际操作，让学生深入理解模拟CMOS集成电路设计的基本原理和流程。
实验包括了对CMOS集成电路的基本认识、基于SPICE仿真工具的电路模拟设计、以及实际电路的布局与布线等内容。
在实验中，学生需要掌握CMOS集成电路的工作原理、信号传输特性、电路设计的基本流程以及布局与布线的关键技术。
3. 深度评估通过对实验内容的深度评估，我们可以认识到模拟CMOS集成电路设计的复杂性和重要性。
学生需要理解CMOS技术在集成电路设计中的核心地位，以及其在实际电路中的应用。
SPICE仿真工具在电路设计中的作用和优势也是本次实验的重要内容。
电路的布局与布线对于电路性能的影响不可忽视，学生需要深入理解布局布线的原理和方法。
4. 文章撰写在文章的撰写过程中，我们将按照知识的文章格式进行，使用序号标注，并在内容中多次提及模拟CMOS集成电路设计这一主题。
在文章的开头，我们将对模拟CMOS集成电路设计的重要性和实验的背景进行介绍，为读者带来对主题的直观了解。
我们将从CMOS集成电路的基本原理和工作特性入手，逐步展开对实验内容的深入解析。
在文章的结尾，我们将总结实验的收获和体会，共享对模拟CMOS集成电路设计的个人观点和理解。
5. 总结与展望通过本文的撰写和深度评估，我们不仅对模拟CMOS集成电路设计研究生课程实验进行了全面解析，同时也为读者带来了对这一领域的深刻理解和启发。
未来，希望能进一步探讨模拟CMOS集成电路设计的前沿技术和发展趋势，为电子工程领域的学术研究和技术应用提供更多有价值的内容。
cmos模拟集成电路设计_实验报告概论
北京邮电大学实验报告实验题目：cmos模拟集成电路实验姓名：何明枢班级：2013211207班内序号：19学号：2013211007指导老师：韩可日期：2016 年 1 月16 日星期六北京邮电大学电子工程学院2013211207班何明枢CMOS模拟集成电路与设计实验报告目录实验一:共源级放大器性能分析 (1)一、实验目的 (1)二、实验内容 (1)三、实验结果 (1)四、实验结果分析 (3)实验二:差分放大器设计 (4)一、实验目的 (4)二、实验要求 (4)三、实验原理 (4)四、实验结果 (5)五、思考题 (6)实验三：电流源负载差分放大器设计 (7)一、实验目的 (7)二、实验内容 (7)三、差分放大器的设计方法 (7)四、实验原理 (7)五、实验结果 (9)六、实验分析 (10)实验五：共源共栅电流镜设计 (11)一、实验目的 (11)二、实验题目及要求 (11)三、实验内容 (11)四、实验原理 (11)五、实验结果 (15)六、电路工作状态分析 (15)实验六：两级运算放大器设计 (17)一、实验目的 (17)二、实验要求 (17)三、实验内容 (17)四、实验原理 (21)五、实验结果 (23)六、思考题 (24)七、实验结果分析 (24)实验总结与体会 (26)一、实验中遇到的的问题 (26)二、实验体会 (26)三、对课程的一些建议 (27)实验一:共源级放大器性能分析一、实验目的1、掌握synopsys软件启动和电路原理图（schematic）设计输入方法；2、掌握使用synopsys电路仿真软件custom designer对原理图进行电路特性仿真；3、输入共源级放大器电路并对其进行DC、AC分析，绘制曲线；4、深入理解共源级放大器的工作原理以及mos管参数的改变对放大器性能的影响二、实验内容1、启动synopsys，建立库及Cellview文件。
2、输入共源级放大器电路图。
模电集成电路设计实训报告
一、实训背景随着信息技术的飞速发展，集成电路设计作为电子工程领域的关键技术之一，其重要性日益凸显。
为了提升学生在模拟电子技术（模电）领域的实践能力和设计水平，我们参加了为期两周的模电集成电路设计实训。
本次实训旨在通过实际操作和理论学习，使学生掌握模拟集成电路的基本设计方法、电路分析方法以及设计工具的使用。
二、实训目的1. 熟悉模拟集成电路的基本设计流程和步骤。
2. 掌握常用的模拟集成电路设计方法，如运算放大器、滤波器、稳压器等。
3. 学会使用电路仿真软件，如Multisim、LTspice等，进行电路仿真和分析。
4. 培养学生的动手能力和团队合作精神。
三、实训内容1. 模拟集成电路设计基础首先，我们对模拟集成电路设计的基本原理进行了深入学习。
包括模拟信号的基本概念、半导体器件的工作原理、电路分析方法等。
通过学习，我们了解了模拟集成电路设计的基本流程和步骤。
2. 运算放大器设计运算放大器是模拟集成电路设计中最为常见的电路之一。
在实训中，我们学习了运算放大器的电路结构、工作原理以及设计方法。
通过实际操作，我们设计并制作了一个简单的运算放大器电路，并使用Multisim软件进行了仿真验证。
3. 滤波器设计滤波器在信号处理领域有着广泛的应用。
我们学习了滤波器的基本原理和设计方法，包括低通、高通、带通和带阻滤波器。
在实训中，我们设计并制作了一个低通滤波器电路，并对其进行了仿真和分析。
4. 稳压器设计稳压器是模拟集成电路设计中用于提供稳定电压的电路。
我们学习了不同类型的稳压器，如线性稳压器、开关稳压器等。
在实训中，我们设计并制作了一个线性稳压器电路，并对其性能进行了测试。
5. 电路仿真与分析为了验证我们的设计，我们使用了Multisim软件对电路进行了仿真和分析。
通过仿真，我们能够直观地观察电路的性能，并根据仿真结果对电路进行调整和优化。
四、实训成果1. 设计并制作了多个模拟集成电路电路，包括运算放大器、滤波器、稳压器等。
北邮模拟集成电路设计CMOS实验报告
北邮模拟集成电路设计CMOS实验报告实验名称：CMOS集成电路设计实验一、实验目的：1.理解CMOS集成电路的基本原理和设计方法；2.掌握CMOS逻辑门电路的设计过程；3.学会使用EDA软件进行CMOS集成电路的仿真和布局。
二、实验原理：CMOS逻辑门电路常用的基本逻辑门有与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）和异或门（XOR）等。
通过适当的连接和组合可以实现各种复杂的逻辑功能。
三、实验仪器和材料：1.电脑：用于运行EDA软件进行仿真和布局；2. EDA软件：如Cadence、Virtuoso等。
四、实验步骤：1.设计CMOS逻辑门电路。
a.确定逻辑门的功能要求，选择合适的逻辑门类型；b.根据逻辑门的真值表进行逻辑电路的设计；c.根据逻辑电路设计生成CMOS电路原理图。
2.仿真验证电路功能。
a.在EDA软件中加载CMOS电路原理图；b.设置输入信号，并运行仿真进行波形分析；c.验证逻辑门电路的功能和时序响应。
3.进行电路布局。
a.根据设计要求和布局规范进行电路布局；b.确保电路布局符合工艺和物理约束条件；c.生成电路布局图。
4.查看布局成果。
a.在EDA软件中加载电路布局图；b.观察和分析电路布局的效果和问题；c.对电路布局进行进一步优化和调整。
五、实验结果和分析：在实验中，我们选择设计了一个4输入与门电路。
通过EDA软件仿真，我们可以看到当所有输入均为高电平时，输出才为高电平；否则，输出为低电平。
仿真结果符合与门的逻辑功能要求，说明我们的设计是正确的。
同时，我们也进行了电路的布局，保证了电路的正确性和合理性。
通过查看布局成果，我们发现一些电路单元之间的间距不合适，会造成电路性能的影响。
因此，我们对电路布局进行了调整和优化，使其满足工艺和物理要求。
六、实验总结：通过本次实验，我们深入理解了CMOS集成电路的基本原理和设计方法。
通过搭建CMOS逻辑门电路，我们掌握了逻辑电路的设计过程，并借助EDA软件进行了仿真和布局。
电子科技大学集成电路实验报告――模拟集成电路
电子科技大学集成电路实验报告――模拟集成电路CMOS模拟集成电路设计及HSPICE使用实验学时：4学时实验一CMOS工艺参数测量一、实验目的：学习和掌握EDA仿真软件Hspice；了解CMOS工艺技术及元器件模型，掌握MOSFET工作原理及其电压电流特征；通过仿真和计算，获得CMOS中NMOS和PMOS的工艺参数kp,kn, p, n,Vtp,Vtn，为后续实验作准备。
二、实验内容：1）通过Hspice仿真，观察NMOS和PMOS管子的I-V特性曲线；2）对于给定长宽的MOSFET，通过Hspice仿真，测得几组栅-源电压、漏-源电压和漏-源电流数据，代入公式IDSn1WKn()n(VGS Vtn)2(1 nVDS)，求得对应的工艺参数2Lkp,kn, p, n,Vtp,Vtn 。
三、实验结果：本实验中所测试的NMOS管、PMOS管L=1u，W由学号确定。
先确定W。
W等于学号的最后一位，若学号最后一位=0，则W=10u。
所以，本实验中所测试的NMOS管、PMOS管的尺寸为：（1）测0.5um下NMOS和PMOS管的I-V特性曲线所用工艺模型是TSMC 0.50um。
所测得的Vgs=1V时，NMOS管Vds从0V到2.5V变化时的I-V特性曲线为：所测得的Vds=1.2V时，NMOS管Vgs从0V到2.5V变化时的I-V特性曲线为：所测得的Vsg=1V时，PMOS管Vsd从0V到2.5V变化时的I-V特性曲线为：所测得的Vsd=1.2V时，PMOS管Vsg从0V到2.5V变化时的I-V特性曲线为：（2）计算TSMC 0.50um工艺库下mos管对应的工艺参数测试NMOS管相关参数，Hspice中仿真用源文件（.sp文件）为：NOMS I-V Characteristic M1 OUT IN 0 0 CMOSn L=1U W=8U VIN IN 0 1 VOUT OUT 0 1.2.***** LIST NODE POST *.DC VOUT 0 2.5 0.1 .DC VIN 0 2.5 0.1*.DC VOUT 0 2.5 0.1 VIN 0.8 1.0 0.2 .PRINT DC I(M1).LIB “C:\synopsys\project\tsmc_050um_model.lib"CMOS_MODELS .END所测得的NMOS管电流曲线为：所测的数据如下表：根据公式IDSn1Kn()n(VGS Vtn)2(1 nVDS)，计算kn, n,Vtn，分别为：2Lkn 119 10-6, n 0.028,Vtn 1.37测试PMOS管相关参数，Hspice中仿真用源文件（.sp文件）为：POMS I-V CharacteristicM1 OUT IN Vdd Vdd CMOSP L=1U W=8UVIN Vdd IN 1 VOUT Vdd OUT 1.2.***** LIST NODE POST *.DC VOUT 0 2.5 0.1 .DC VIN 0 2.5 0.1*.DC VOUT 0 2.5 0.1 VIN 0.8 1.0 0.2.PRINT DC I(M2).LIB "C:\synopsys\project\tsmc_050um_model.lib"CMOS_MODELS .END所测得的PMOS管电流曲线为：所测的数据如下表：计算TSMC 0.50um 工艺中pmos 参数pptp，分别为：Kp 54.89 10-6, p 0.017,Vtp 0.927综上所述，可得：四、思考题2）不同工艺，p, n不同。
cmos实验报告
cmos实验报告CMOS 实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入了解互补金属氧化物半导体（CMOS）的工作原理和特性，通过实际操作和测量，掌握 CMOS 电路的基本性能参数和测试方法，为今后在电子电路设计和应用方面打下坚实的基础。
二、实验原理（一）CMOS 简介CMOS 是一种集成电路制造工艺，它由 P 型和 N 型 MOS 晶体管组成。
CMOS 电路具有低功耗、高集成度、抗干扰能力强等优点，广泛应用于数字电路、模拟电路和混合信号电路中。
（二）CMOS 反相器CMOS 反相器是 CMOS 电路中最基本的单元，它由一个 P 型 MOS 晶体管（PMOS）和一个 N 型 MOS 晶体管（NMOS）组成。
当输入为高电平时，NMOS 导通，PMOS 截止，输出为低电平；当输入为低电平时，PMOS 导通，NMOS 截止，输出为高电平。
（三）CMOS 传输门CMOS 传输门由一个PMOS 晶体管和一个NMOS 晶体管并联组成。
当控制信号为高电平时，传输门导通，信号可以通过；当控制信号为低电平时，传输门截止，信号无法通过。
三、实验设备与材料（一）实验设备1、数字示波器2、直流电源3、信号发生器4、逻辑分析仪5、面包板6、万用表（二）实验材料1、 CD4007 芯片（包含多个 CMOS 器件）2、电阻、电容等分立元件四、实验内容与步骤（一）CMOS 反相器的测试1、在面包板上搭建 CMOS 反相器电路，使用 CD4007 芯片中的PMOS 和 NMOS 晶体管。
2、将直流电源连接到电路，设置输入电压分别为 0V 和 5V，使用万用表测量输出电压。
3、使用信号发生器产生频率为 1kHz 的方波信号作为输入，用示波器观察输入和输出信号的波形，记录上升时间和下降时间。
（二）CMOS 传输门的测试1、按照电路原理图在面包板上搭建 CMOS 传输门电路。
2、用直流电源提供控制信号和输入信号，分别设置控制信号为 0V 和 5V，测量输出信号的电压。
模拟CMOS集成电路设计课程设计实验报告（二级放大器的设计）
模拟CMOS集成电路设计课程设计报告--------二级运算放大器的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、设计任务：设计一个二级运算放大器，使其满足下列设计指标：工艺Smic40nm电源电压 1.1v负载100fF电容增益20dB 至少40dB3dB带宽20MHz输入小信号幅度5uV 共模电平自己选取输出共模电平自己选取电路结构两级放大器相位裕度60~70度功耗无要求三、电路分析：1.电路结构：最基本的二级运算放大器如下图所示，主要包括四部分：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组成。
PM0和PM1构成差分输入对，使用差分对可以有效地抑制共模信号干扰；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的偏置电流。
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：构成差分对的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) 故总的直流开环电压增益A0=A1A2= -g mp0,1g mn2(r op1||r on1)(r on2||r op3) (5)由于所有的管子都工作在饱和区，所以对于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 。
北邮-模拟集成电路设计-CMOS-实验报告
模拟CMOS集成电路设计实验报告Synopsis电路仿真实验学院：电子工程学院班级：学号：姓名：指导教师：尹露目录实验一：共源极放大器性能分析 (4)一、实验目的 (4)二、实验内容 (4)三、实验步骤 (4)1. 启动软件 (4)2. 电路原理图绘制 (5)3. 电路仿真 (5)四、实验电路图 (6)五、频率特性曲线 (6)六、实验结果分析与结论 (8)1. 实验器件参数 (8)2. 实验条件 (8)3. 仿真结论 (9)实验二：各类共源极放大器特性分析 (10)一、实验目的 (10)二、实验内容 (10)三、实验步骤 (10)四、电路元件参数对放大电路的影响 (11)1. 实验电路图 (11)2. 测量输出电阻电路图 (12)3. 仿真结果 (13)4. 结果分析 (14)五、用二极管连接作为负载对放大电路的影响 (15)1. 实验电路图 (15)2. 测量输出电阻电路图 (16)3. 仿真结果 (17)4. 结果分析 (18)六、电流源作为负载对放大电路的影响 (18)1. 实验电路图 (19)2. 输出电阻电路图 (20)3. 仿真结果 (20)4. 结果分析 (21)七、共源极作为负载对放大电路的影响 (21)1. 实验电路图 (22)2. 输出电阻电路图 (22)3. 仿真结果 (23)4. 结果分析 (24)实验三：差分放大器设计 (25)一、实验目的 (25)二、实验准备 (25)三、差分放大器的设计方法 (25)四、电路的设计要点 (25)五、实验内容 (26)六、实验步骤 (26)七、实验原理图 (26)八、实验电路图 (27)九、实验结果 (28)1. 幅频特性曲线 (28)2. 不同MOS管宽长比和电阻对应放大倍数 (29)3. 结果分析 (30)十、遇到的问题与解决方法 (31)十一、实验总结与感受 (31)实验一：共源极放大器性能分析一、实验目的1.掌握synopsys软件启动和电路原理图（schematic）设计输入方法；2.掌握使用synopsys电路仿真软件custom designer对原理图进行电路特性仿真；3.输入共源级放大器电路并对其进行DC、AC分析，绘制曲线；4.深入理解共源级放大器的工作原理以及mos管参数的改变对放大器性能的影响。
模拟集成电路实验报告
CMOS放大器设计实验报告一、实验目的1.培养学生分析、解决问题的综合能力；2.熟悉计算机进行集成电路辅助设计的流程；3.学会适应cadence设计工具；4.掌握模拟电路仿真方法6.掌握电子电路、电子芯片底层版图设计原则和方法；7.掌握使用计算机对电路、电子器件进行参数提取及功能模拟的过程；8.熟悉设计验证流程和方法。
二、实验原理单级差分放大器结构如下图所示：在电路结构中，M2和M3组成了NMOS差分输入对，差分输入与单端输入相比可以有效抑制共模信号干扰；M0和M1电流镜为有源负载，可将差分输入转化为单端输出；M5管提供恒定的偏置电流。
三、实验要求设计电路使得其达到以下指标：1.供电电压：2.输入信号：正弦差分信号3.共模电压范围为4.差分模值范围5．输出信号：正弦信号6.摆率大于7.带宽大于8.幅值增益：9.相位裕度：10.功耗：11.工作温度：四、差分放大器分析1、直流分析为了使电路正常工作，电路中的MOS管都应处于饱和状态。
1.1 M2管的饱和条件:1.2 M4管的饱和条件:2.小信号分析小信号模型如下：由图可得：2．1 增益分析其中2.2 频率响应分析由小信号模型易知：其中3．电路参数计算3．1确定电流根据摆率指标：根据功耗指标易知：根据带宽指标：综上，取:3.2宽长比的确定M4与M5：电流源提供的电流为，参数设为，根据电流镜原理，可以算出M2与M3：带入数据可得取值为20，则取M0与M1：这两个PMOS管对交流性能影响不大，只要使其下方的管子正常开启即可，实验中取值：五、仿真结果1、幅频特性设置激励如下：信号名称信号类型参数VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+交流小信号幅值1mV,频率50KHz直流电压1.65V,初相0 Vin-交流小信号幅值1mV,频率50KHz电压1.65V,初相180进行ac仿真，仿真结果如下：增益，，相位裕度为，满足指标要求。
2、摆率仿真通过加入方波激励进行测试摆率信号名称信号类型参数VDD直流V=3.3VGND直流V=0VVin+方波V1=0V,V2=3.3V周期2,占空比50%Vin-方波V1=3.3V,V2=0V周期2,占空比50%仿真结果如下：得到：满足指标要求。
模拟cmos集成电路实验报告
模拟CMOS集成电路设计实验报告反相器原理图设计学院机械与电子工程学院班级学号姓名指导老师报告时间 2015.6.2一、实验目的1.学会创建模型库和单元视图2.了解schematic 设计环境3.学会如何画反相器原理图二、实验内容和步骤1 调用candence 软件运行虚拟机直接点击三角形运行的图标然后输入icfb命令调用candence软件，此时会弹出CIW 窗口2 创建工作路径库与单元视图进入candence 后点击CIW 窗口的file—new—library，此时弹出对话窗口如下图，Name栏输入库文件名myfxq，右侧Technology File栏选择第二个。
点击OK 弹出如下窗口，这时让你选择工艺库的我们选择sto2 这个工艺库点击OK 弹出窗口中在library中可以看到我们自己建的模型库myfxq。
选中自己建好的模型库然后点击上面的File—cellview 弹出如下图窗口library name 栏不用改，cell name 栏可以自定义toll栏选择第一个则view name 栏自动为schematic。
点击OK 就弹出Schematic Editing 窗口到此单元视图也建好了。
3 画原理图⑴画原理图之前先了解以下几个快捷键：i----插入元器件w----连线p----插入输入输出引脚q----查看器件属性f----调节合适的窗口c----复制u----撤销m----移动器件del----删除⑵添加元件n管p管的添加在Schematic Editing 窗口中按下快捷键i 弹出窗口如下图点击Browse弹出Library Browse进行p管添加，再对p 管属性设置的窗口如下图，这里Total Width 设为1.4uM其它不变。
点击Hide此时鼠标箭头上就有了p管的symbol，n管的插入和p管类似，把n管的Length 改为550nm,total width为700nm。
北邮模拟CMOS集成电路设计实验报告
题目:模拟CMOS集成电路设计姓名学院专业班级学号班内序号实验一:共源级放大器性能分析一、实验目的1、掌握synopsys软件启动和电路原理图（schematic）设计输入方法；2、掌握使用synopsys电路仿真软件custom designer对原理图进行电路特性仿真；3、输入共源级放大器电路并对其进行DC、AC分析，绘制曲线；4、深入理解共源级放大器的工作原理以及mos管参数的改变对放大器性能的影响二、实验要求1、启动synopsys，建立库及Cellview文件。
2、输入共源级放大器电路图。
3、设置仿真环境。
4、仿真并查看仿真结果，绘制曲线。
三、实验结果1、电路图2、仿真图四、实验结果分析器件参数：NMOS管的宽长比为10，栅源之间所接电容1pF，Rd=10K。
实验结果：输入交流电源电压为1V，所得增益为12dB。
由仿真结果有：gm=496u，R=10k，所以增益Av=496*10/1000=4.96=13.91 dB 实验二:差分放大器设计一、实验目的1.掌握差分放大器的设计方法；2.掌握差分放大器的调试与性能指标的测试方法。
二、实验要求1.确定放大电路；2.确定静态工作点Q；3.确定电路其他参数。
4.电压放大倍数大于20dB，尽量增大GBW，设计差分放大器；5.对所设计电路进行设计、调试；6.对电路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。
三、实验结果(表中数据单位dB) ，R单位：kΩ随着R的增加，增益也增加。
但从仿真特性曲线我们可以知道，这会限制带宽的特性，W/L 增大时，带宽会下降。
为保证带宽，选取W/L=30，R=30K的情况下的数值，保证了带宽，可以符合系统的功能特性，实验结果见下图。
1.电路图2.幅频特性曲线实验三：电流源负载差分放大器设计一、实验目的1.掌握电流源负载差分放大器的设计方法；2.掌握差分放大器的调试与性能指标的测试方法。
二、实验要求1.设计差分放大器，电压放大倍数大于30dB；2.对所设计的电路进行设计、调试；3.对电路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。
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计
一、介绍
本文档主要介绍《CMOS模拟集成电路设计第二版》课程设计的内容和要求。
该课程设计是为了帮助学生深入理解CMOS模拟集成电路设计的基本原理和应用，提高学生的实践能力和创新思维。
二、课程设计内容
本次课程设计要求学生设计并仿真一个基于CMOS技术的单管放大器电路。
该电路要求具有以下特点：
1.输入阻抗高，输出阻抗低；
2.放大电压增益高，带宽宽；
3.输出波形失真小，不失真；
4.电路功耗小，能够满足实际需要。
三、课程设计要求
1.电路设计要求满足以上特点，并能够满足实际的工作需要；
2.仿真结果要通过激励响应波形、频率响应曲线等方式进行展示，并有
效分析测试结果和目标设定的贴近程度；
3.课程设计报告要求学生详细描述电路设计的背景、原理、仿真结果等
内容，并对不足之处进行分析，并提出有效的改进措施；
4.课程设计报告要求采用Markdown文本格式输出，并应当符合学院的
学术要求和规范。
四、课程设计时间安排
CMOS模拟集成电路设计第二版课程设计的时间安排分为以下几个环节：
1.确定题目和要求：2周；
2.电路设计和仿真：6周；
3.课程设计报告的撰写、提交、评阅和答辩：4周。
五、结论
CMOS模拟集成电路设计是电子信息工程专业中的重要课程，对于培养学生的实践能力、创新能力、工程能力等方面都具有重要意义。
通过本次课程设计，相信学生们能够更加深入地了解和掌握CMOS模拟集成电路设计的基本原理和应用，提高实践能力和创新思维，为今后的学习和工作奠定扎实的基础。
新版西北工业大学CMOS实验报告实验四运放的仿真-新版-精选.pdf
模拟CMOS集成电路实验实验四实验四运放的仿真方法实验运放：仿真前，直流扫描，确定工作点sp文件(部分）.GLOBAL VDDIREF VDD NET3 DC=25uM1 NET1 1 NET2 NET2 NMOS L=2u W=47uM2 VOUT 2 NET2 NET2 NMOS L=2u W=47uM3 NET1 NET1 VDD VDD PMOS L=2u W=22uM4 VOUT NET1 VDD VDD PMOS L=2u W=22uM5 NET2 NET3 GND GND NMOS L=2u W=20uM6 NET3 NET3 GND GND NMOS L=2u W=20uV1 1 VIN 0V2 2 VOUT 0VGND GND 0 0VVDD VDD 0 3.3VVIN VIN 0 0.DC VVIN 0 3.3 0.05.options post acct probe.probe V(Vout) I(M5).END结果如下图图1.运放直流工作点扫描工作点选定为 2.0VAMP文件.GLOBAL VDD GND.SUBCKT AMP1 GND VDD Vin+ Vin- VOUTIREF VDD NET3 DC=25E-6M1 NET1 Vin+ NET2 GND NMOS L=2E-6 W=47E-6M2 VOUT Vin- NET2 GND NMOS L=2E-6 W=47E-6M3 NET1 NET1 VDD VDD PMOS L=2E-6 W=22E-6M4 VOUT NET1 VDD VDD PMOS L=2E-6 W=22E-6M5 NET2 NET3 GND GND NMOS L=2E-6 W=20E-6M6 NET3 NET3 GND GND NMOS L=2E-6 W=20E-6.ENDS AMP1LIB文件**********************model NMOS**********************.MODEL NMOS NMOS(+LEVEL=1 VT0=0.7 GAMMA=0.45 PHI=0.9+NSUB=9e+14 LD=0.08e-6 U0=350 LAMBDA=0.1+TOX=9e-9 PB=0.9 CJ=0.56e-3 CJSW=0.35e-11 +MJ=0.45 MJSW=0.2 CGDO=0.4e-9 JS=1.0e-8)**********************model PMOS**********************.MODEL PMOS PMOS(+LEVEL=1 VT0=-0.8 GAMMA=0.4 PHI=0.8+NSUB=5e+14 LD=0.09e-6 U0=100 LAMBDA=0.2+TOX=9e-9 PB=0.9 CJ=0.94e-3 CJSW=0.32e-11 +MJ=0.5 MJSW=0.3 CGDO=0.3e-9 JS=0.5e-8)一、输入失调电压(Voltage Offset)的仿真1.sp文件.title test1.include './lib.txt'.include './'XI0 0 VDD VIN VOUT VOUT AMP1******************************************************VVDD VDD 0 3.3VVIN VIN 0 0.DC VVIN 0 3.3 0.05*.DC temp -40 120 1.options post acct probe.PROBE V(VOUT) *V(VIN) VOS=par‘V(VOUT)-V(VIN)’.op.END2.仿真结果温度对失调电压的影响1.sp文件.title test1.include './lib.txt'.include './'XI0 0 VDD VIN VOUT VOUT AMP1******************************************************VVDD VDD 0 3.3VVIN VIN 0 0*.DC VVIN 0 3.3 0.05.DC temp -40 120 1.options post acct probe.PROBE V(VOUT) *V(VIN) VOS=par‘V(VOUT)-V(VIN)’.op.END2.仿真结果二、开环增益的仿真1.sp文件.title test2.include './lib.txt'.include './'XI0 0 VDD VIN VOUT VOUT AMP1****************************************************** R0 VIN- VOUT 1GC0 VIN- 0 1GVVDD VDD 0 3.3VVIN VIN 0 DC=2 AC=1, 0.ac dec 100 0.001 10G.options post acct probe.probe Vdb(Vout) Vp(Vout).op.END2.仿真结果三、CMRR的仿真1.sp文件.title test3.include './lib.txt'.include './'XI1 0 VDD VIN VOUT1 VOUT1 AMP1XI2 0 VDD VIN VOUT2 VOUT2 AMP1******************************************************R0 VIN1- VOUT1 1GR1 VIN2- VOUT2 1GC0 VIN1- 0 1GC1 VIN VIN2- 1GVVDD VDD 0 3.3VVIN VIN 0 DC=2 AC=1, 0.ac dec 100 0.001 10G.options post acct probe.PROBE VDB(VOUT1) VDB(VOUT2) CMRR=Vdb(V out1)-Vdb(Vout2) ∠∮=Vp(V out1)-Vp(Vout2).op.END2.仿真结果四、PSRR的仿真1.sp文件.title test4.include './lib.txt'.include './'XI0 0 VDD VIN VOUT VOUT AMP1****************************************************** VVDD VDD 0 3.3 AC=1,0VVIN VIN 0 2.ac dec 100 0.001 10G.options post acct probe.PROBE VDB(VOUT) VP(VOUT).op.END2.仿真结果五、输出阻抗的分析1.sp文件.title test5.include './lib.txt'.include './'XI0 0 VDD VIN VOUT VOUT AMP1****************************************************** VVDD VDD 0 3.3 AC=1,0VVIN VIN 0 2I0 VOUT 0 DC=5U AC=1,0.ac dec 100 0.001 10G.options post acct probe.PROBE VDB(VOUT) VP(VOUT).op.END2.仿真结果六、SR及建立时间的仿真1.sp文件.title test6.include './lib.txt'.include './'XI0 0 VDD VIN VOUT VOUT AMP1****************************************************** VVDD VDD 0 3.3VVIN VIN 0 PULSE ( 2 3 5NS 0NS 0NS 50NS 100NS ) .TRAN 0.1NS 150NS 0NS.options post acct probe.PROBE V(VOUT) V(VIN).op.END2.仿真结果输入小信号10mv仿真结果:建立时间:5ns输入大信号1v仿真结果: 建立时间：4.2ns。
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模拟集成电路设计仿真实验报告姓名：________ X ____学号：______2013210XXX_________班级：______201321120X_________端口号码：______a219 __________学院：_____电子工程学院________专业：____电子科学与技术_______班内序号： XXX目录实验一:共源级放大器性能分析 (2)一、实验目的 (2)二、实验要求 (2)三、实验电路及实验结果 (2)(一)负载电阻R=10K (2)(二)负载电阻R=1K (4)四、实验分析 (6)实验二:差分放大器设计 (6)一、实验目的 (6)二、实验要求 (6)三、实验原理 (7)四、实验结果 (7)五、思考题 (9)实验三：电流源负载差分放大器设计 (9)一、实验目的 (9)二、实验要求 (9)三、实验原理 (9)四、实验结果 (11)五、实验分析 (12)实验五：共源共栅电流镜设计 (12)一、实验目的 (12)二、实验要求 (12)三、实验内容 (13)四、实验结果 (16)实验六：两级运算放大器设计 (17)一、实验目的 (17)二、实验要求 (17)三、实验内容 (18)四、实验原理 (22)五、实验结果 (23)六、思考题 (24)七、实验分析 (24)实验总结及问题解决 (25)一、实验中的问题 (25)二、实验心得体会 (26)实验一:共源级放大器性能分析一、实验目的1、掌握synopsys软件启动和电路原理图（schematic）设计输入方法；2、掌握使用synopsys电路仿真软件custom designer对原理图进行电路特性仿真；3、输入共源级放大器电路并对其进行DC、AC分析，绘制曲线；4、深入理解共源级放大器的工作原理以及mos管参数的改变对放大器性能的影响二、实验要求1、启动synopsys，建立库及Cellview文件。
2、输入共源级放大器电路图。
3、设置仿真环境。
4、仿真并查看仿真结果，绘制曲线。
三、实验电路及实验结果(一)负载电阻R=10K1.实验电路2.直流分析各节点的直流电压已在电路原理图中打印，下截图为直流工作点的参数：分析该管参数:VDS=67.5842mV，VGS = 1.2V，Vth= 241.008mV，即有VGS > Vth，VDS < VGS–Vth。
因此 NMOS 管导通，工作在线性区，且计算知在深线性区域。
3.交流分析(1)幅频特性曲线(2)相频特性曲线该电路的幅频特性曲线图与相频特性曲线图并不完全符合共源级放大电路的特性，分析可知此时MOS 管工作在线性区， MOS 管的跨导下降，故出现此情形。
因此一般的共源级放大器都会避免 MOS 管工作在线性区。
(二)负载电阻R=1K1.实验电路2.直流分析各节点的直流电压已在电路原理图中打印，下截图为直流工作点的参数：分析该管参数：VDS = 1.16477V，VGS = 1.2V，Vth = 0.235598V。
即有VDS > VGS−Vth，因此该 NMOS 管工作在饱和区。
2.交流分析(1)幅频特性(2)相位特性从曲线中可看出，在中频区，放大倍数Av = 7.9dB ，根据Av (dB ) = 20log Av ，可计算出Av =2.483。
四、 实验分析器件参数：NMOS 管的宽长比为10，栅源之间所接电容1pF ，Rd=10K 。
实验结果：输入交流电源电压为1V ，所得增益为12dB 。
由仿真结果有：gm=496u ，R=10k ，所以增益Av=496*10/1000=4.96=13.91 dB 。
可见，实际增益大于理论增益。
实验二:差分放大器设计一、实验目的1.掌握差分放大器的设计方法；2.掌握差分放大器的调试与性能指标的测试方法。
二、实验要求1.确定放大电路；2.确定静态工作点Q ；3.确定电路其他参数。
4.电压放大倍数大于20dB ，尽量增大GBW ，设计差分放大器；5.对所设计电路调试；SS V SS D D I A =βI R =2β()R 26.对电路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。
三、实验原理M1、M2 两个NMOS 管作为差分对管，由电流源提供尾电流ISS。
当Vin1 = Vin2时，每个晶体管的偏置电流都等于ISS/2，输出共模电平等于V DD− RDISS/2，即尾部电流源的作用是抑制输入共模电平的变化对M1、M2 管的工作以及输出电平的影响。
平衡态下的小信号差动电压增益A V为：β1= β2= β=μn C OX(W/L)四、实验结果(表中数据单位dB) ，R单位：kΩW/LR151015 100K19dB24dB24dB25dB200K23dB27dB28dB29dB300K 1.1dB19dB X(不工作)X（不工作）改变W/L和栅极电阻，可以看到，R一定时，随着W/L增加，增益增加，W/L 一定时，随着R的增加，增益也增加。
但从仿真特性曲线我们可以知道，这会限制带宽的特性，W/L增大时，带宽会下降。
为保证带宽，选取W/L=5，R=200K 的情况下的数值，保证了带宽约为300MHZ，可以符合系统的功能特性，实验结果见下图。
1.电路图2.幅频特性曲线从幅频特性曲线图中可以求出，所设计的差分放大器达到最大增益为：Av = |−40dB| − |−19.8dB| = 20.2(dB) 。
从相频特性曲线图中可以看出，此时输出电压与输入电压的相位差是 0°即输出电压与输入电压同相。
五、思考题根据计算公式，为什么不能直接增大R实现放大倍数的增大？答：若直接增加Rd，则Vd会增加，增加过程中会限制最大电压摆幅；如果VDD—Vd=Vin—VTH，那MOS管处于线性区的边缘，此时仅允许非常小的输出电压摆幅。
即电路不工作。
此外，RD增大还会导致输出结点的时间常数更大。
实验三：电流源负载差分放大器设计一、实验目的1.掌握电流源负载差分放大器的设计方法；2.掌握差分放大器的调试与性能指标的测试方法。
二、实验要求1.设计差分放大器，电压放大倍数大于30dB；2.对所涉及的电路进行设计、调试；3.对电路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。
三、实验原理电流镜负载的差分对传统运算放大器的输入级一般都采用电流镜负载的差分对。
如上图所示。
NMOS器件M1和M2作为差分对管，P沟道器件M4，M5组成电流源负载。
电流0I 提供差分放大器的工作电流。
如果M4和M5相匹配，那么M1电流的大小就决定了M4电流的大小。
这个电流将镜像到M5。
如果VGS1=VGS2，则Ml和M2的电流相同。
这样由M5通过M2的电流将等于是IOUT为零时M2所需要的电流。
如果VGS1>VGS2，由于I0=ID1+ID2，ID1相对ID2要增加。
ID1的增加意味着ID4和ID5也增大。
但是，当VGS1变的比VGS2大时，ID2应小。
因此要使电路平衡，IOUT必须为正。
输出电流IOUT等于差分对管的差值，其最大值为I0。
这样就使差分放大器的差分输出信号转换成单端输出信号。
反之如果VGS1<VGS2，将变成负。
假设M1和M2差分对总工作在饱和状态，则可推导出其大信号特性。
描述大信号性能的相应关系如下：式(7-1)中，VID表示差分输入电压。
上面假设了M1 和M2 相匹配。
将式(7-1)代入(7-2)中得到一个二次方程，可得出解。
上图是归一化的M1 的漏电流与归一化差分输入电压的关系曲线，也即是CMOS差分放大器的大信号转移特性曲线。
该放大器的小信号特性参数等效跨导从图2可以看出，在平衡条件下，M2和M5的输出电阻分别为：于是该放大器的电压增益为：四、实验结果（表中数据单位：dB）50100150200 W/L（N）W/L（P）6028.1dB29.4dB30.43dB31.32dB7028.6dB30.36dB31.61dB32.58dB 8028.8dB30.87dB32.25dB33.28dB 选择nmos(w/L)=50,pmos(w/L)=10数据作为结果：由结果曲线可知，此放大器的使用频率范围需要严格控制，当f增大到一定值时，增益下降速率很快。
1.电路图2.幅频特性曲线五、实验分析本次实验是在实验二的基础上进行修改调试的，电压增益为33.3dB ，电压的理论增益公式为电源电压的设计需要合适的范围，既不能太小，也不能太大。
过小会使得场效应管不能进入到饱和区，过大会使得此放大器的输出摆幅过小，我们的电路设计中选择电源电压为3V ，可以满足实验要求。
实验五：共源共栅电流镜设计一、实验目的1.熟悉软件使用，了解软件的设计过程。
2.掌握电流镜的相关知识和技术，设计集成电路实现所给要求。
二、实验要求1.实验设计题目:低输出电压高输出电阻的电流镜设计。
包括基本共源共栅电流镜设计和低压共源共栅电流镜设计。
2.实验设计要求： 电流比1：1。
)r ||(r g A o 3o 2m 0,2v输出电压最小值0.5V 。
输出电流变化范围5~100uA三、实验内容其中：每个MOSFET 的衬底都接地，(W/L)1=(W/L)2; (W/L)3=(W/L)4.通过大信号直流工作点分析和小信号等效电路分析，可以知道该电路的特点如下：1.小信号输入电阻低（～1/gm1）2.输入端工作电压低（11112max (/)T MAX T Iin V V V KP W L +∆=+3.小信号输出电阻高（23333[1()]out ds m mb ds ds r r g g r r =+++） 4.输出端最小工作电压低（43~2(@2)MAX T MAX V V V V ∆=+∆）1. 确定(W/L)1、（W/L ）2为了计算设计变量，我们有必要了解电路MOSFET 的工作状态，为了使输出端最小工作电压小于0.5V, 令：MN3管工作于临界饱和区（即：33OUTMIN G T V V V =-=0.5V ），而MN1、MN2管随着输入电流inI 从5UA 变到100UA 的过程中先工作在过饱和区最终工作在临界饱和区，同时令：当MN1、MN2工作在临界饱和区时120.252OUTMINDS DS V V V V ===。
为了使MN1、MN2工作在饱和区，则必须：(以MN2为例计算)222DS GS T V V V ≥-2222(/)2INMAX OUTMINDS I VV KP W L ⇔≤=62622222210010(/)26123.010/0.25()2INMAX OUTMIN N I A W L V A V V KP --⨯⨯⇔≥=⨯⨯,为了后面HSPICE 仿真时能够深刻地体会到调整W/L 的必要性,这里取：(W/L)1=(W/L)2=27。