HSPICE与CADENCE仿真规范与实例

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修改偏置电流，即修改R0，对上述电路的上述分析分别重新进行仿真，并总结出仿真结果。

注意：由于改变了偏置条件，因此电路的性能参数发生了变化，特别要注意的是输入偏置的设置。

五、实例：放大器的仿真及分析 （2+6）

下面以一个放大器作为实例讨论一些电路设计分析方法。

图4比较器电路

比较器采用单级运放后加一反相器构成，如图4所示。其中Ibias为自偏置电路如图5A所示（注：自偏置电路原理见Razavi书310页，实际工作时要加上启动电路，解释启动电路的原理。），comp_amp为一级运放如图5B所示，inv为反向器。

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图5A自偏置电路 图5B运算放大器电路

运算放大器为双端输入单端输出的结构，可以在满足输入和输出摆幅的情况下实现一定的电压增益（考虑其值是多少时满足性能要求）。首先确定所采用管子的宽度（所有晶体管的沟道长度不必为同一值），手工设计：根据拟定的设计指标，确定满足指标的运算放大器各元件的尺寸和所需要的偏置电流的大小（可能需要迭代）；

设计偏置电路：采用自偏置电流源技术 a) 选定电路结构；

b) 手工设计：确定各元件的尺寸；

c) Spectre仿真（采用TT Corner模型），验证电流源的性能；

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将偏置电路和运算放大器电路合在一起仿真（采用TT Corner模型，27），确定运放的最终性能参数：

a) 开环增益的幅频和相频响应； b) CMRR的频率响应； c) PSRR的频率响应； d) 共模输入范围； e) 输出电压摆幅； f) 压摆率； g) 建立时间； h) 噪声； i) 功耗；

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采用SS Corner模型，0仿真温度，重新仿真以上参数。

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采用FF Corner模型，80仿真温度，重新仿真以上参数。

图6所示的仿真电路可仿真放大器的交流特性和瞬态特性。采用闭环电路仿开环的方法，通过R0形成负反馈通路从而确定输出共模电平（此时的共模电平实际是V1的直流值），并稳定直流偏置。在这个电路中选择RC时间常数的倒数与Av的乘积小于运放预期的主极点是必须的，即选择大电阻和大电容值（本实验选择1G欧姆电阻和1mf电容，具体见allen的运算放大器仿真）。由于反馈电阻的大阻值，输入的共模会自动调整到和输入V1相等。

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图6 AC特性仿真

图中输入为正弦波形对其进行相应设置来满足功能，主要包括直流电压值提供输入端的直流偏置、交流AC幅值和相位（通常为1V，相位默认为0）、瞬态电压幅值频率和相位值。具体设置如下图所示：

同理设置电阻电容值和直流电源值（直流电压），后在菜单栏tools—Analog Environment调用仿真工具进行电路仿真。选取仿真工具，添加模型文件并进行仿真设置，下面主要介绍一下仿真的设置，包括交流瞬态tran、交流ac、直流dc、噪声noise，具体如下所示：

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