北京大学：《集成电路原理与设计 Principle of Integrated Circuits》课程电子教案（集成电路设计实习）单元实验3（第1次课）模拟电路单元实验——差分放大器电路设计

UNI 公 l898 集成电路设计实习 ntegrated Circuits Design Labs 单元实验三(第一次课) 模拟电路单元实验一差分放大器电路设计 2011-2012 Institute of Microelectronics Peking University eserved

2011-2012 All rights reserved Institute of Microelectronics Peking University 集成电路设计实习 Integrated Circuits Design Labs 单元实验三（第一次课） 模拟电路单元实验－差分放大器电路设计

实验内容、实验目的、时间安排 ●实验内容: ●设计差分放大器 ●对电路进行直流、交流、瞬态分析 ●目的 ●掌握模拟集成电路单元模块的设计分析方法 ●时间安排: 次课完成差分放大器的电路设计 Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一单元实验三 Copyright O 2011-2012 模拟单元电路设计

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－单元实验三 模拟单元电路设计 Page 1 实验内容、实验目的、时间安排 实验内容： 设计差分放大器 对电路进行直流、交流、瞬态分析 目的： 掌握模拟集成电路单元模块的设计分析方法 时间安排： 一次课完成差分放大器的电路设计

实验要求 ●设计图示差分放大器 ●尺寸需调整 ●放大器性能指标要求 ●负载电容C=2pF ●VDD=5V ●放大管的 Vsat==200±30mV ●对管的m取4的倍数 ●低频开环增益>100 ●GBV>25MHz ●PM>60 ●共模输入范围>3V ●功耗、面积尽量小 Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一单元实验三 Copyright◎2011-2012 模拟单元电路设计

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－单元实验三 模拟单元电路设计 Page 2 实验要求 设计图示差分放大器 尺寸需调整 放大器性能指标要求 负载电容CL=2pF VDD=5V 放大管的Vdsat=200±30mV 对管的m取4的倍数 低频开环增益>100 GBW>25MHz PM>60 共模输入范围>3V 功耗、面积尽量小

实验结果记录 ●请记录如下数据 ●各晶体管尺寸(m、W、L) ●各晶体管的 Vsat ●低频开环增益、GBW、PM ●直流功耗、瞬态功耗平均值及对应跳变频率 ●转换速率(上升、下降分别记录) ●单位缓冲接法,输入Ⅳ跳变时,输出端的信号建立时间(20μ∨) ●上升、下降分别记录 ●实验方法,参见P5~P32 Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一单元实验三 Copyright O 2011-2012 模拟单元电路设计

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－单元实验三 模拟单元电路设计 Page 3 实验结果记录 请记录如下数据 各晶体管尺寸（m、W、L） 各晶体管的Vdsat 低频开环增益、GBW、PM 直流功耗、瞬态功耗平均值及对应跳变频率 转换速率（上升、下降分别记录） 单位缓冲接法，输入1V跳变时，输出端的信号建立时间（20V）  上升、下降分别记录 实验方法，参见P5～P32

创建放大器的电路(按下列尺寸设置) ●MNO、MN1的尺寸 ●M=4.WL=2/2 ●MN2的尺寸 ●M=2,L=2/2 ●MN3的尺寸 ●M=1,WL=2/2 ●MPO、MP1的尺寸 ●M=4.WL=2/2 ●vp:正输入端 ●vn:负输入端 Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一单元实验三 Copyright◎2011-2012 模拟单元电路设计

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－单元实验三 模拟单元电路设计 Page 4 创建放大器的电路（按下列尺寸设置） MN0、MN1的尺寸 M=4, W/L=2/2 MN2的尺寸 M=2, W/L=2/2 MN3的尺寸 M=1, W/L=2/2 MP0、MP1的尺寸 M=4, W/L=2/2 vp：正输入端 vn：负输入端

创建放大器的 Symbol Virtuoso symbol Editing: try lab3A symbo amd Tools Design Window Edit Add Check Options mmn/ r@instanceNamel n [@partNamel Vout M:schHiMousePopupO schHiviewToViewo Institute of microelectro eking University 集成电路设计实习一单元实验三 Copyright◎2011-2012 模拟单元电路设计

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－单元实验三 模拟单元电路设计 Page 5 创建放大器的Symbol

创建 Power的电路图 ●如图创建 Power的电路 ●创建 Power的 Symbo|ieW ●仅供仿真时调用!!! Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一单元实验三 Copyright◎2011-2012 模拟单元电路设计

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创建放大器的仿真电路(DcAc仿真) ●正输入端vp,加激励信号,DC=2.5, AC magnitude=1V ●负输入端Ⅶn,大电阻(1G)、大电容(1F)反馈 alogLib Array columns laba Rotate Upside down AC phase Noise file name Institute of Microelectronics, Peking University Copyright◎2011-2012 模拟单元电路设计

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－单元实验三 模拟单元电路设计 Page 7 创建放大器的仿真电路（DC/AC仿真） 正输入端vp，加激励信号，DC＝2.5，AC magnitude＝1V 负输入端vn，大电阻（1G）、大电容（1F）反馈

放大器的仿真电路 ●1:提供电流源 ●C1:放大器的负载 ●R0:1G pewer ●C0:1F ●|2:调用 Power Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一单元实验三 Copyright◎2011-2012 模拟单元电路设计

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－单元实验三 模拟单元电路设计 Page 8 放大器的仿真电路： I1：提供电流源 C1：放大器的负载 R0：1G C0：1F I2：调用Power

常用 Analyses设置 ●Tran:瞬态 ●DC:直流 ●AC:交流 设置完毕后运行 Simulation,然后可以查看 Simulation results Institute of Microelectronics, Peking University 集成电路设计实习一单元实验三 Copyright O 2011-2012 模拟单元电路设计

Institute of Microelectronics, Peking University Copyright © 2011-2012 集成电路设计实习－单元实验三 模拟单元电路设计 Page 9 常用Analyses设置 Tran：瞬态 DC：直流 AC：交流 设置完毕后运行Simulation，然后可以查看Simulation Results