哈工大cmos模拟集成电路大作业.doc

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1、HarbinInstituteofTechnology模拟CMOS集成电路大作业设计题目：二级运放设计院系：班级：设计者：学号：设计时间：2011.6.20哈尔滨工业大学2012年设计题：假定μnCox=110μA/V2，μpCox=50μA/V2，λn＝0.04V-1，λp＝0.04V-1（有效沟道长度为1μm时），λn＝0.02V-1，λp＝0.02V-1（有效沟道长度为2μm时），λn＝0.01V-1，λp＝0.01V-1（有效沟道长度为4μm时），γ=0.2，VTHN＝

2、VTHP

3、=0.7V。设计如下图的放大

4、器，满足如下要求，其中负载电容CL=10pF。Av>4000V/V，VDD=5V，GB=5MHz，SR>10V/µs，60°相位裕度，Vout摆幅=0.5~4.5V,ICMR1.5~4.5V，Pdiss≤2mW1.请说明详细的设计过程，包括公式表达式（假定Cox=0.35fF/µm2，栅源电容按计算）；2.给出进行交流仿真和瞬态仿真的spice仿真的网表，并给出仿真波形和结果。3.如果要求Av至少提高为原来的2倍，其它要求不变，如何修改电路（注意讨论对其它性能参数的影响）？注意事项：1.计算得到的极点频率为角频率。2

5、.尺寸最后应选取整数，工艺精度的限制。3.尾电流增加，Av增加还是减小？1.根据相位裕度PM=60deg的要求，求Cc（假定ωz>10GB）;考虑零点的影响，CC的选取：PM=60°时，GB处令ωz=10GB时若PM>60°,ωp2>2.2GB，并由ωz=10GB由此可得：负载电容CL=10pF,所以Cc>2.2pF,取Cc=3pF2.由已知的Cc并根据转换速率的要求（或功耗要求）选择ISS（I5）的范围；3.由计算得到的电流偏置值(I5/2),设计W3/L3（W4/L4）满足上ICMR（或输出摆幅）要求，即饱和区条

6、件；极限情况下，即ICMR达最大4.5V时，M3，M4管的过驱动电压为：由此可得，M3，M4管的漏电流：代入μpCox=50μA/V2，VDD=5V，ICMR+=4.5V，I5=40μA，VTHN＝

7、VTHP

8、=0.7V可得：4.验证M3处镜像极点是否大于10GB代入验证成立5.设计W1/L1（W2/L2）满足GB的要求由此解得：4.设计W5/L5满足下ICMR（或输出摆幅）要求；当ICMR取最小值1.5V时，M5管的过驱动电压为：5.根据ωp2>2.2GB计算得到gm6；并且根据偏置条件VSG4=VSG6计算得到M

9、6的尺寸6.根据尺寸和gm6计算I6，并验证Vout,max是否满足要求9.计算M7的尺寸。并验证Vout,min是否满足要求9.验证增益和功耗满足题设要求。11.SPICE仿真验证(1)交流仿真Spice网表：ANTWO-STAGEOPAMPSM12560MOSNw=6ul=2.0uM23460MOSNw=6ul=2.0uM32211MOSPw=8ul=2.0uM43211MOSPw=8ul=2.0uM56700MOSNw=8ul=2.0uM68311MOSPw=76ul=2.0uM78700MOSNw=38ul=

10、2.0uCc383pCl8010pVDD10DC5VVb70DC1.15VV140DC1.5VAC0.0001VV250DC1.5VAC0.0001V180.OP.acDEC201100Meg.plotacv((8)/0.0002V).plotacvp(8).PROBE*model.MODELMOSNNMOSVTO=0.7KP=110U+LAMBDA=0.02GAMMA=0.2PHI=0.7.MODELMOSPPMOSVTO=-0.7KP=50U+LAMBDA=0.02GAMMA=0.2PHI=0.8.end幅频特性

11、曲线相频特性曲线（2）瞬态仿真Spice网表：ANTWO-STAGEOPAMPSM12560MOSNw=6ul=2.0uM23460MOSNw=6ul=2.0uM32211MOSPw=8ul=2.0uM43211MOSPw=8ul=2.0uM56700MOSNw=8ul=2.0uM68311MOSPw=76ul=2.0uM78700MOSNw=38ul=2.0uCc383pCl8010pVDD10DC5VVb70DC1.15VV145DC0vsin(00.0001v100KHZ)V250DC1.5V.OP.tran1

12、0us20us.plottranV(8).plottranV(4).probe*model.MODELMOSNNMOSVTO=0.7KP=110U+LAMBDA=0.02GAMMA=0.2PHI=0.7.MODELMOSPPMOSVTO=-0.7KP=50U+LAMBDA=0.02GAMMA=0.2PHI=0.8.end输入信号输出信号分析：交