基本两级运放分析与仿真.docx

1、基本两级运放分析与仿真 基本两级运放分析与仿真 分析下图所示两级运放大的指标：偏置电流与功耗、开环增益、GBW与相位裕度、压摆率、Swing Range、噪声、工艺corner分析、温度特性分析等建立该放大器的网表文件存储在文件：中。网表文件：*subckt opa.param rzv=1k ccv=1p clv=1p.subckt opa vip vin vo 0 vddm1 1 1 vdd vdd PENH w=12u l=2u m=2m2 vo1 1 vdd vdd PENH w=12u l=2u m=2m3 vo vo1 vdd vdd PENH w=12u l=0.6u m=8mu1

2、 1 vin 2 0 NENH w=12u l=2u m=2mu2 vo1 vip 2 0 NENH w=12u l=2u m=2mu3 2 vb 0 0 NENH w=12u l=6u m=1mu4 vo vb 0 0 NENH w=12u l=6u m=8mu5 vb vb 0 0 NENH w=12u l=6u m=1rb vdd vb 100krz vo1 3 rzvcc 3 vo ccvcl vo 0 clvcb vb 0 10p.ends1. 工作点分析由仿真结果查得电路的功耗是多少？各个mos管的工作区域，以及MOS管的漏极电流为多少？该放大器的偏置电流为多少？网表如下：*opa

3、 fivea.sp.options post=2.lib /home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib TT.include /home/fzu/example/zuoye/xa1 vip vin vo 0 vdd opavdd vdd 0 5vin1 vin 0 dc 2.4876vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0.op.end（1）电路的功耗：电路功耗为1.7896mW（2）各个mos管的工作区域,MOS管的漏极电流,以及放大器的偏置电流：2. 直流分析仿真该运放的输入输出特性曲线，求小信号增益、输出摆幅（output swing range

4、）网表如下：*opa fiveb.sp.options post=2.lib /home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib TT.include /home/fzu/example/zuoye/xa1 vip vin vo 0 vdd opavdd vdd 0 5vin1 vin 0 dc 2.4876vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0.dc vip1 2.484 2.491 0.0001.end（1）输入输出特性曲线、小信号增益（2）输出摆幅由输入输出特性曲线图可得输出摆幅为：4.9112V-0.01057V=4.90063V3. 交流分析（调

5、整管子尺寸使运放的增益大于60dB,调整补偿电容使相位裕度大于60）1 在没有补偿电阻（Rz），补偿电容(Cc)为1pf的条件下求该放大器单位增益带宽（GWB）、相位裕度；网表如下：*opa fivec.sp.options post=2.lib /home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib TT.include /home/fzu/example/zuoye/.param rzv=0 xa1 vip vin vo 0 vdd opavdd vdd 0 5vin1 vin 0 dc 2.4876vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0.ac dec 1

6、00 100 200meg .print ac vdb(vo) vp(vo).end仿真波形如下：List文件截图:由上图有，该放大器单位增益带宽（GWB）为：23.44229MHz,相位裕度为：180-110.3815=79.61852 分析没有补偿电阻，补偿电容在（05pf）变化的时候对GWB和相位裕度的影响；网表如下：*opa fivec.sp.options post=2.lib /home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib TT.include /home/fzu/example/zuoye/.param rzv=0 xa1 vip vin vo 0 vd

7、d opavdd vdd 0 5vin1 vin 0 dc 2.4876vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0.ac dec 100 10 200meg sweep ccv 0 5p 0.5p.print ac vdb(vo) vp(vo).end仿真波形如下：List文件截图:ccv=0pf ccv=0.5pf ccv=1pf ccv=1.5pf ccv=2pf ccv=2.5pf ccv=3pf ccv=3.5pf ccv=4pf ccv=4.5pf ccv=5pf由上知随着电容增大，单位增益带宽减小，相位裕度增大3 分析补偿电阻在（02K）变化，补偿电容为1pf的时候对G

8、WB和相位裕度的影响。网表如下：*opa fivec.sp.options post=2.lib /home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib TT.include /home/fzu/example/zuoye/ xa1 vip vin vo 0 vdd opavdd vdd 0 5vin1 vin 0 dc 2.4876vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0.ac dec 100 1k 200meg sweep rzv 0 2k 0.2k.print ac vdb(vo) vp(vo).end仿真波形如下：List文件截图:rzv=0k rzv=

9、0.2k rzv=0.4k rzv=0.6k rzv=0.8k rzv=1k rzv=1.2k rzv=1.4k rzv=1.6k rzv=1.8k rzv=2k 由上知随着电阻增大，单位增益带宽变化不大，稍微有点增大，相位裕度增大4. 噪声分析：对放大器的输出节点做噪声分析，给出分析的结果。网表如下：*opa fived.sp.options post=2.lib /home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib TT.include /home/fzu/example/zuoye/ xa1 vip vin vo 0 vdd opavdd vdd 0 5vin1 vi

10、n 0 dc 2.4876vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0.ac dec 10 10 1g .noise v(vo) vip1 20.endList文件截图:(1)f=10Hz(2) f=1KHz(3) f=100KHz(4) f=10MHz(5) f=1GHz由上知，随着频率的增大，噪声减小5. 压摆率分析（提示：运放工作在闭环状态，用瞬态分析）输入激励信号为： PULSE 2 3 20ns 0.1n 0.1n 100n 200n 测量上升和下降的压摆率分别为多少？网表如下：*opa fivee.sp.options post=2.lib /home/fzu/hspic

11、e/models/cz6h_v28.lib TT.include /home/fzu/example/zuoye/ xa1 vip vin vo 0 vdd opavdd vdd 0 5vin1 vin vo dc 0vip1 vip 0 dc 0.4876 pulse 2 3 20n 0.1n 0.1n 100n 200n.tran 5n 1u.end仿真波形如下：上升和下降的压摆率分别为:6. 模型corner仿真求出模型在FF、SS、FS、SF等情况下的小信号增益，以及GWB和相位裕度。网表如下：*opa fivef.sp.options post=2.lib /home/fzu/hsp

12、ice/models/cz6h_v28.lib TT.include /home/fzu/example/zuoye/ xa1 vip vin vo 0 vdd opavdd vdd 0 5vin1 vin 0 dc 2.4876vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0.dc vip1 2.484 2.491 0.0001.ac dec 10 10 1g .print ac vdb(vo) vp(vo).alter.lib /home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib FF.alter.lib /home/fzu/hspice/models/cz6h_

13、v28.lib FS.alter.lib /home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib SF.alter.lib /home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib SS.end(1) 模型在TT、FF、FS、SF、SS情况下的小信号增益（2）模型在TT、FF、FS、SF、SS情况下的GWB（3）模型在TT、FF、FS、SF、SS情况下的相位裕度7. 温度分析对放大器进行温度扫描，分析各种温度情况下小信号增益；分析随温度变化，单位增益和相位裕度的变化情况。（温度扫描范围：0100，步长为20）网表如下：*opa fiveg.sp.options post=2.lib /home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib TT.include /home/fzu/example/zuoye/ xa1 vip vin vo 0 vdd opavdd vdd 0 5vin1 vin 0 dc 2.4876vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0.dc vip1 2.484 2.491 0.0001 sweep temp 0 100 20.ac dec 10 10 1g sweep temp 0 100 20.print ac vdb(vo) vp(vo).end（1）小信号增益（2）单位增益和相位裕度