哈尔滨理工大学
软件学院
模拟IC 课程设计报告
课 程题 目 二级运算放大器
专 业 集成电路设计与集成 班 级 集成10-2班 学 生 唐贝贝 学 号 1014020227
指导老师 陆学斌
2013年6月14日
目 录
1. 课程设计目的…………………………………………………
2. 课程设计题目描述和要求……………………………………
3. 课程设计具体内容……………………………………………
3.1 设计过程分析……………………………………………
3.2使用软件…………………………………………………
3.3 原理图……………………………………………………
3.4 仿真网表…………………………………………………
3.5波形分析…………………………………………………
4. 心得体会………………………………………………………
一、课程设计目的
1.
2. 熟悉并掌握Hspice 与cosmosScope 软件的使用。 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。
3. 锻炼学生独立完成二级运算放大器的能力。
4. 在扎实的基础上强化实践能力，把模拟IC 理论实践化。
二、 课程设计题目描述和要求
设计指标：
要求：
1、手工计算出每个晶体管的宽长比。通过仿真验证设计是否正确，保证每个晶体管的正常工作状态。
2、使用Hspice 工具得到电路相关参数仿真结果，包括：幅频和相频特性（低频增益，相位裕度，单位增益带宽）、CMRR 、PSRR 、共模输入输出范围、SR 等。
3、每个学生应该独立完成电路设计，设计指标比较开放，如果出现雷同按不及格处理。
静态功耗：小于5mw 开环增益：大于70dB 单位增益带宽 大于5MHz 相位裕量：大于60度 转换速率（SR ）大于20V/us 共模抑制比：大于60dB 电源抑制比：大于70dB 输入失调：小于1mV 负载电容：2-4pF
4、完成课程设计报告的同时需要提交仿真文件，包括所有仿真电路的网表，仿真结果。
5、相关问题参考教材第六章，仿真问题请查看HSPICE 手册。
三、课程设计具体内容
3.1理论计算：
3.2原理图
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M5 c d e e NVP L=1u W=20u M_M6 VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u M_M7 VOUT d e e NVP L=1u w=30u M_M8 d d e e NVP L=1u W=10u M_M9 a d e e NVP L=1u W=10u M_M10 d a f 0 NVN L=1u W=10u M_M11 a a b 0 NVN L=1u W=10u
M_M12 f b k 0 NVN L=1u w=10u M_M13 b b 0 0 NVN L=1u W=10u V_vin1 VIN1 0 DC 2.5Vdc
R_R2 h m 4
V_vin2 VIN2 0 DC 2.5Vdc AC 1Vac
V_VDD e 0 5Vdc
C_Cc VOUT m 0.9p
C_CL 0 VOUT 2p
R_Rs 0 k 1.5k
.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt .ac dec 10 1 1g *sweep x 0.5u 200u 1u *.dc V_VDD 0 5 0.1
*.ac dec 100 0.1 100meg
.end
管子饱和情况
3.3输入输出波形，结果及分析
增益：71.207；单位增益带宽：5.9396M ；相位裕度：61.106 共模输入范围
:
网表如下：
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M5 c d e e NVP L=1u W=20u M_M6 VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u M_M7 VOUT d e e NVP L=1u w=30u M_M8 d d e e NVP L=1u W=10u
M_M9 a d e e NVP L=1u W=10u M_M10 d a f 0 NVN L=1u W=10u M_M11 a a b 0 NVN L=1u W=10u M_M12 f b k 0 NVN L=1u w=10u M_M13 b b 0 0 NVN L=1u W=10u V_vin1 VIN1 VOUT
R_R2 h m 4
V_vin2 VIN2 0 DC 2.5Vdc
*V_v1 x 0 2.5Vdc
V_VDD e 0 5Vdc
C_Cc VOUT m 0.5p
C_CL 0 VOUT 2p
R_Rs 0 k 1.5k
.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt
*.ac dec 10 1 1g
.dc V_vin2 0 5 0.1
*.ac dec 100 0.1 100meg
*.tran 10n 60u
.end
共模抑制比：
网表如下：
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M5 c d e e NVP L=1u W=20u M_M6 VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u M_M7 VOUT d e e NVP L=1u w=30u M_M8 d d e e NVP L=1u W=10u M_M9 a d e e NVP L=1u W=10u M_M10 d a f 0 NVN L=1u W=10u M_M11 a a b 0 NVN L=1u W=10u M_M12 f b k 0 NVN L=1u w=10u M_M13 b b 0 0 NVN L=1u W=10u V_vin1 VIN1 VOUT AC 1Vac
R_R2 h m 4
V_vin2 VIN2 x AC 1Vac
V_v1 x 0 2.5Vdc
V_VDD e 0 5Vdc
C_Cc VOUT m 0.5p
C_CL 0 VOUT 2p
R_Rs 0 k 1.5k
.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt
*.ac dec 10 1 1g
*.dc V_VDD 0 5 0.1
.ac dec 100 0.1 100meg
*.tran 10n 60u
.end
摆率：
网表如下：
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u
M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u
M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M5
M_M6
M_M7
M_M8
M_M9
M_M10
M_M11
M_M12
M_M13
V_vin1
R_R2
V_vin2
*V_v1
V_VDD
C_Cc
C_CL
R_Rs
.lib
*.ac
*.dc
*.ac
.tran
.end
c d e e NVP L=1u W=20u VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u VOUT d e e NVP L=1u w=30u d d e e NVP L=1u W=10u a d e e NVP L=1u W=10u d a f 0 NVN L=1u W=10u a a b 0 NVN L=1u W=10u f b k 0 NVN L=1u w=10u b b 0 0 NVN L=1u W=10u VIN1 VOUT h m 4 VIN2 0 pulse 5 0 0n 1n 1n 5u 10u x 0 2.5Vdc e 0 5Vdc VOUT m 0.5p 0 VOUT 2p 0 k 1.5k 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt dec 10 1 1g V_VDD 0 5 0.1 dec 100 0.1 100meg 10n 60u
4. 心得体会
通过这次微电子课程设计的实践，我认识到了自己的很多不足和缺点。刚一开始对理论计算根本无从着手。认识到自己的不足之后，我开始认真的看书、计算、分析，之前从来没这么专研过，所以我开始认识到自己最大的缺点：不求甚解。当然仅仅看书时不能完全看明白的，通过与同学们的讨论，老师的耐心点播，我终于把该课程设计内容搞懂了，设计出来了。或许我的设计不是最优的，但我肯定是最勤奋的人之一。 这次课程设计之后，我会改掉自己的缺点，及时发现自己的不足，把时间更多的用在比如学习这种最有意义的事情上。
哈尔滨理工大学
软件学院
模拟IC 课程设计报告
课 程题 目 二级运算放大器
专 业 集成电路设计与集成 班 级 集成10-2班 学 生 唐贝贝 学 号 1014020227
指导老师 陆学斌
2013年6月14日
目 录
1. 课程设计目的…………………………………………………
2. 课程设计题目描述和要求……………………………………
3. 课程设计具体内容……………………………………………
3.1 设计过程分析……………………………………………
3.2使用软件…………………………………………………
3.3 原理图……………………………………………………
3.4 仿真网表…………………………………………………
3.5波形分析…………………………………………………
4. 心得体会………………………………………………………
一、课程设计目的
1.
2. 熟悉并掌握Hspice 与cosmosScope 软件的使用。 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。
3. 锻炼学生独立完成二级运算放大器的能力。
4. 在扎实的基础上强化实践能力，把模拟IC 理论实践化。
二、 课程设计题目描述和要求
设计指标：
要求：
1、手工计算出每个晶体管的宽长比。通过仿真验证设计是否正确，保证每个晶体管的正常工作状态。
2、使用Hspice 工具得到电路相关参数仿真结果，包括：幅频和相频特性（低频增益，相位裕度，单位增益带宽）、CMRR 、PSRR 、共模输入输出范围、SR 等。
3、每个学生应该独立完成电路设计，设计指标比较开放，如果出现雷同按不及格处理。
静态功耗：小于5mw 开环增益：大于70dB 单位增益带宽 大于5MHz 相位裕量：大于60度 转换速率（SR ）大于20V/us 共模抑制比：大于60dB 电源抑制比：大于70dB 输入失调：小于1mV 负载电容：2-4pF
4、完成课程设计报告的同时需要提交仿真文件，包括所有仿真电路的网表，仿真结果。
5、相关问题参考教材第六章，仿真问题请查看HSPICE 手册。
三、课程设计具体内容
3.1理论计算：
3.2原理图
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M5 c d e e NVP L=1u W=20u M_M6 VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u M_M7 VOUT d e e NVP L=1u w=30u M_M8 d d e e NVP L=1u W=10u M_M9 a d e e NVP L=1u W=10u M_M10 d a f 0 NVN L=1u W=10u M_M11 a a b 0 NVN L=1u W=10u
M_M12 f b k 0 NVN L=1u w=10u M_M13 b b 0 0 NVN L=1u W=10u V_vin1 VIN1 0 DC 2.5Vdc
R_R2 h m 4
V_vin2 VIN2 0 DC 2.5Vdc AC 1Vac
V_VDD e 0 5Vdc
C_Cc VOUT m 0.9p
C_CL 0 VOUT 2p
R_Rs 0 k 1.5k
.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt .ac dec 10 1 1g *sweep x 0.5u 200u 1u *.dc V_VDD 0 5 0.1
*.ac dec 100 0.1 100meg
.end
管子饱和情况
3.3输入输出波形，结果及分析
增益：71.207；单位增益带宽：5.9396M ；相位裕度：61.106 共模输入范围
:
网表如下：
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M5 c d e e NVP L=1u W=20u M_M6 VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u M_M7 VOUT d e e NVP L=1u w=30u M_M8 d d e e NVP L=1u W=10u
M_M9 a d e e NVP L=1u W=10u M_M10 d a f 0 NVN L=1u W=10u M_M11 a a b 0 NVN L=1u W=10u M_M12 f b k 0 NVN L=1u w=10u M_M13 b b 0 0 NVN L=1u W=10u V_vin1 VIN1 VOUT
R_R2 h m 4
V_vin2 VIN2 0 DC 2.5Vdc
*V_v1 x 0 2.5Vdc
V_VDD e 0 5Vdc
C_Cc VOUT m 0.5p
C_CL 0 VOUT 2p
R_Rs 0 k 1.5k
.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt
*.ac dec 10 1 1g
.dc V_vin2 0 5 0.1
*.ac dec 100 0.1 100meg
*.tran 10n 60u
.end
共模抑制比：
网表如下：
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u M_M5 c d e e NVP L=1u W=20u M_M6 VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u M_M7 VOUT d e e NVP L=1u w=30u M_M8 d d e e NVP L=1u W=10u M_M9 a d e e NVP L=1u W=10u M_M10 d a f 0 NVN L=1u W=10u M_M11 a a b 0 NVN L=1u W=10u M_M12 f b k 0 NVN L=1u w=10u M_M13 b b 0 0 NVN L=1u W=10u V_vin1 VIN1 VOUT AC 1Vac
R_R2 h m 4
V_vin2 VIN2 x AC 1Vac
V_v1 x 0 2.5Vdc
V_VDD e 0 5Vdc
C_Cc VOUT m 0.5p
C_CL 0 VOUT 2p
R_Rs 0 k 1.5k
.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt
*.ac dec 10 1 1g
*.dc V_VDD 0 5 0.1
.ac dec 100 0.1 100meg
*.tran 10n 60u
.end
摆率：
网表如下：
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u
M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u
M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M5
M_M6
M_M7
M_M8
M_M9
M_M10
M_M11
M_M12
M_M13
V_vin1
R_R2
V_vin2
*V_v1
V_VDD
C_Cc
C_CL
R_Rs
.lib
*.ac
*.dc
*.ac
.tran
.end
c d e e NVP L=1u W=20u VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u VOUT d e e NVP L=1u w=30u d d e e NVP L=1u W=10u a d e e NVP L=1u W=10u d a f 0 NVN L=1u W=10u a a b 0 NVN L=1u W=10u f b k 0 NVN L=1u w=10u b b 0 0 NVN L=1u W=10u VIN1 VOUT h m 4 VIN2 0 pulse 5 0 0n 1n 1n 5u 10u x 0 2.5Vdc e 0 5Vdc VOUT m 0.5p 0 VOUT 2p 0 k 1.5k 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt dec 10 1 1g V_VDD 0 5 0.1 dec 100 0.1 100meg 10n 60u
4. 心得体会
通过这次微电子课程设计的实践，我认识到了自己的很多不足和缺点。刚一开始对理论计算根本无从着手。认识到自己的不足之后，我开始认真的看书、计算、分析，之前从来没这么专研过，所以我开始认识到自己最大的缺点：不求甚解。当然仅仅看书时不能完全看明白的，通过与同学们的讨论，老师的耐心点播，我终于把该课程设计内容搞懂了，设计出来了。或许我的设计不是最优的，但我肯定是最勤奋的人之一。 这次课程设计之后，我会改掉自己的缺点，及时发现自己的不足，把时间更多的用在比如学习这种最有意义的事情上。