基本两级运放分析与仿真.docx
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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、SwingRange、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：
*subcktopa
.paramrzv=1kccv=1pclv=1p
.subcktopavipvinvo0vdd
m111vddvddPENHw=12ul=2um=2
m2vo11vddvddPENHw=12ul=2um=2
m3vovo1vddvddPENHw=12ul=0.6um=8
mu11vin20NENHw=12ul=2um=2
mu2vo1vip20NENHw=12ul=2um=2
mu32vb00NENHw=12ul=6um=1
mu4vovb00NENHw=12ul=6um=8
mu5vbvb00NENHw=12ul=6um=1
rbvddvb100k
rzvo13rzv
cc3voccv
clvo0clv
cbvb010p
.ends
1.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：
*opafivea.sp
.optionspost=2
.lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib'TT
.include"/home/fzu/example/zuoye/"
xa1vipvinvo0vddopa
vddvdd05
vin1vin0dc2.4876
vip1vip0dc2.4876ac10
.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（outputswingrange）
网表如下：
*opafiveb.sp
.optionspost=2
.lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib'TT
.include"/home/fzu/example/zuoye/"
xa1vipvinvo0vddopa
vddvdd05
vin1vin0dc2.4876
vip1vip0dc2.4876ac10
.dcvip12.4842.4910.0001
.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=4.90063V
3.交流分析
（调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：
*opafivec.sp
.optionspost=2
.lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib'TT
.include"/home/fzu/example/zuoye/"
.paramrzv=0
xa1vipvinvo0vddopa
vddvdd05
vin1vin0dc2.4876
vip1vip0dc2.4876ac10
.acdec100100200meg
.printacvdb（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=79.6185
2分析没有补偿电阻，补偿电容在（0~5pf）变化的时候对GWB和相位裕度的影响；
网表如下：
*opafivec.sp
.optionspost=2
.lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib'TT
.include"/home/fzu/example/zuoye/"
.paramrzv=0
xa1vipvinvo0vddopa
vddvdd05
vin1vin0dc2.4876
vip1vip0dc2.4876ac10
.acdec10010200megsweepccv05p0.5p
.printacvdb（vo）vp（vo）
.end
仿真波形如下：
List文件截图:
ccv=0pfccv=0.5pf
ccv=1pfccv=1.5pf
ccv=2pfccv=2.5pf
ccv=3pfccv=3.5pf
ccv=4pfccv=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（0~2K）变化，补偿电容为1pf的时候对GWB和相位裕度的影响。
网表如下：
*opafivec.sp
.optionspost=2
.lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib'TT
.include"/home/fzu/example/zuoye/"
xa1vipvinvo0vddopa
vddvdd05
vin1vin0dc2.4876
vip1vip0dc2.4876ac10
.acdec1001k200megsweeprzv02k0.2k
.printacvdb（vo）vp（vo）
.end
仿真波形如下：
List文件截图:
rzv=0krzv=0.2k
rzv=0.4krzv=0.6k
rzv=0.8krzv=1k
rzv=1.2krzv=1.4k
rzv=1.6krzv=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：
*opafived.sp
.optionspost=2
.lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib'TT
.include"/home/fzu/example/zuoye/"
xa1vipvinvo0vddopa
vddvdd05
vin1vin0dc2.4876
vip1vip0dc2.4876ac10
.acdec10101g
.noisev（vo）vip120
.end
List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：
PULSE2320ns0.1n0.1n100n200n
测量上升和下降的压摆率分别为多少？
网表如下：
*opafivee.sp
.optionspost=2
.lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib'TT
.include"/home/fzu/example/zuoye/"
xa1vipvinvo0vddopa
vddvdd05
vin1vinvodc0
vip1vip0dc0.4876pulse2320n0.1n0.1n100n200n
.tran5n1u
.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：
*opafivef.sp
.optionspost=2
.lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib'TT
.include"/home/fzu/example/zuoye/"
xa1vipvinvo0vddopa
vddvdd05
vin1vin0dc2.4876
vip1vip0dc2.4876ac10
.dcvip12.4842.4910.0001
.acdec10101g
.printacvdb（vo）vp（vo）
.alter
.lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib'FF
.alter
.lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_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：
0~100，步长为20）
网表如下：
*opafiveg.sp
.optionspost=2
.lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib'TT
.include"/home/fzu/example/zuoye/"
xa1vipvinvo0vddopa
vddvdd05
vin1vin0dc2.4876
vip1vip0dc2.4876ac10
.dcvip12.4842.4910.0001sweeptemp010020
.acdec10101gsweeptemp010020
.printacvdb（vo）vp（vo）
.end
（1）小信号增益
（2）单位增益和相位裕度
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