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目录必做项目：与非门电路的设计一设计目的与指导二设计及过程分析三结果分析四体会五任务分工选做项目：电流镜负载的差分放大器设计一设计目的与要求二设计及过程分析三结果分析四体会五任务分工必做项目：与非门电路的设计一、设计目的与指导本项目要求基于csmc 0.35um 工艺，完成一个二输入与非门(2NAND)的电路设计。
设计要求如下：1、为了给顶层设计留出更多的布线资源，版图中只能使用金属1 和多晶硅作为互连线，输入，输出和电源、地线等pin 脚必须使用金属12、版图满足设计规则要求，并通过LVS 检查3、设计分析分析二输入与非门（2NAND）的电路，确定器件的宽长比。
设置华大九天环境启动 Aether建立自己的设计库用 Schematic Editor 画电路原理图形成符号图在 MDE 中进行电路仿真分析仿真结果，是否满足要求，若不满足要求，修正电路的参数，重新仿真。
4、版图设计用 Layout Editer 画版图利用 Aeolus 工具进行版图验证和提取DRC 规则检测LVS 检查5、Tape out增加焊盘等外围电路输出 GDSII 版图结果。
二设计及过程分析（一）电路原理图设计电路原理图由两个NMOS和两个PMOS组成。
两个PMOS并联，两个NMOS串联，然后将两个NMOS和两个PMOS串联起来。
最后加上相应的引脚（包括input、output、inputoutput），原理图如下图所示：在给5V电压时，对V0与V1进行直流仿真分析直到VOUT斜率变化最大值在2.5V左右。
不断调节管子宽长比，直至其满足要求，测得NMOS的W/L=0.8/0.5,PMOS的W/L=2/0.5.仿真图如下图所示（二）生成符号图在schematic editor工作界面，创建symbol view，生成符号图。
符号图如下图所示：符号图创建完成后，重新建立一个schematic editor，调用刚刚创建的符号图，并加上相应的输入信号，然后进行仿真，查看波形。
模拟集成电路课程设计报告电流镜负载的差分放大器摘要:差分放大器是最重要的电路发明之一，它可以追溯到真空管时代。
有于差动放大具有很多有用的特性，像对差模输入信号的放大作用和对共模输入信号的抑制作用，所以它已经成为当代高性能模拟电路和混合信号电路的主要选择。
电流源在差分放大器中广泛应用，电流源起一个大电阻的作用，但不消耗过多的电压余度。
在模拟电路中，电流源的设计是基于对基准电流的“复制”，稳定的基准电流则由一个相对复杂的电路来产生。
在电流镜中，只需调整MOS管的W/L就能获得不同的、精确的复制电流。
在本课程设计中，将根据典型电流镜负载差动对中，增益、带宽与MOS管W/L之间的关系，获得满足要求的放大器。
一.设计目标 ................................................................................................................................ - 1 - 二．单个MOS管的的特性 ...................................................................................................... - 2 -2.1 、NMOS特性仿真...................................................................................................... - 2 -2.2 、PMOS特性仿真 ...................................................................................................... - 4 - 三．电路设计与参数推导.......................................................................................................... - 6 -3.1电路设计：.................................................................................................................... - 6 -3.2手工推导参数................................................................................................................ - 7 - 四．差分放大器仿真 ................................................................................................................. - 9 -4.1、HSPICE仿真：......................................................................................................... - 9 -4.2、器件参数修改........................................................................................................... - 10 -4.3 仿真波形..................................................................................................................... - 12 -4.2、共模电平的范围：................................................................................................... - 13 -4.3 数据对比..................................................................................................................... - 16 -五.总结 ...................................................................................................................................... - 17 -一.设计目标设计一款差分放大器，要求满足性能指标：● 负载电容pF C L 1=● V VDD 5=● 对管的m 取4的倍数● 低频开环增益>100● GBW(增益带宽积)>30MHz● 输入共模范围>3V● 功耗、面积尽量小参考电路图：二．单个MOS管的的特性MOS管是金属(metal)—氧化物(oxid)—半导体(semiconductor)你场效应晶体管，或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。
45纳米工艺下的有源电流镜的差分放大器设计在45纳米工艺下设计差分放大器常常是信息电子学设计者面临的挑战之一。
差分放大器是电路设计中的重要组成部分，它能够在输入信号中提取出差分信号，从而实现信号放大和滤波的功能。
这篇文章将从差分放大器的结构、工作原理、设计步骤以及45纳米工艺下的优化方案等方面进行介绍，旨在给读者提供一些指导意义。
差分放大器的基本结构包括两个输入端（非反相输入端和反相输入端），一个输出端和一对工作在共模模式下的有源负载电流镜。
有源电流镜的作用在于提供一个稳定的工作电流，确保差分放大器的稳定性和线性度。
在45纳米工艺下，由于工艺缩减，发生器负载电阻的功耗限制也有一定挑战。
差分放大器的工作原理是利用差分对输入信号进行放大。
当输入信号的差分模式信号增大时，差分对的两个晶体管的电流将以不同的幅度变化，从而使输出信号增大。
而当输入信号的共模模式信号变化时，差分对的两个晶体管的电流将以相同的幅度变化，从而抵消掉输出信号的变化。
通过这种方式，差分放大器能够提取出输入信号中的差分信号，实现信号放大。
在45纳米工艺下设计差分放大器，需要考虑的因素相对较多。
首先，由于纳米级工艺的缩减，晶体管的尺寸变小，因此需要对晶体管进行精确的模型参数提取，以确保设计的准确性。
其次，由于工艺缩减，电路中的线性度、功耗和噪声都会受到一定的限制。
因此，在设计差分放大器时需要平衡这些参数，以实现最佳性能。
在实际的设计过程中，可以采用一些优化方案来改善差分放大器的性能。
例如，可以采用主动偏置电路来提高电路的线性度和稳定性；可以使用级联放大器来增加放大器的增益和带宽；还可以采用反馈电路来降低放大器的噪声水平。
这些优化方案可以根据具体的设计要求和工艺条件来选取。
综上所述，差分放大器在45纳米工艺下的设计是一个具有挑战性的任务。
通过合理地选择和优化电路结构，提取模型参数，平衡各种性能指标等方法，可以实现一款稳定、线性、低功耗的差分放大器。
《IC课程设计》报告——模拟部分电流镜负载的差分放大器设计摘要在对单极放大器与差动放大器的电路中，电流源起一个大电阻的作用，但不消耗过多的电压余度。
而且，工作在包河区的MOS器件可以当作一个电流源。
在模拟电路中，电流源的设计是基于对基准电流的“复制”，前提是已经存在一个精确的电流源可以利用。
但是，这一方法可能引起一个无休止的循环。
一个相对比较复杂的电路被用来产生一个稳定的基准电流，这个基准电流再被复制，从而得到系统中很多电流源。
而电流镜的作用就是精确地复制电流而不收工艺和温度的影响。
在典型的电流镜中差动对的尾电流源通过一个NMOS镜像来偏置，负载电流源通过一个PMOS镜像来偏置。
电流镜中的所有晶体管通常都采用相同的栅长，以减小由于边缘扩散所产生的误差。
而且，短沟器件的阈值电压对沟道长度有一定的依赖性。
因此，电流值之比只能通过调节晶体管的宽度来实现。
而本题就是利用这一原理来实现的。
目录1设计目标 (1)2相关背景知识 (2)3设计过程 (6)3.1 电路结构设计 (6)3.2 主要电路参数的手工推导 (6)3.3 参数验证（手工推导） (7)4 电路仿真 (9)4.1 用于仿真的电路图 (9)NMOS： (9)PMOS (9)整体电路图 (10)4.2 仿真网表（注意加上注释） (10)4.3 仿真波形 (13)5 讨论 (17)6 收获和建议 (17)参考文献 (19)1设计目标设计一个电流镜负载的差分放大器，参考电路图如下：2相关背景知识据题目所述，电流镜负载的差分放大器的制作为0.35um CMOS 工艺，要求在5v 的电源电压下，负载电容为2pF 时，增益带宽积大于25MHz ，低频开环增益大于100，同时功耗和面积越小表示性能越优。
我们首先根据0.35um CMOS 工艺大致确定单个CMOS 的性能，即在一定值的W/L 下确定MOS 管在小信号模型中的等效输出电阻和栅跨导，然后记下得到的参数并将其带入到整体电路中计算，推导电流镜负载的差分放大器电路中的器件参数，例如，小信号模型的增益、带宽、功耗等，再分析是否满足题目中的各项指标的要求。
差动放大器的两种有源负载1镜像电流负载2 Lee 负载1.镜像电流负载：镜像电流负载提供双端到单端的转换，而且不损失单端和多端的差模增益（尽管共模增益是其两倍，但仍然很小）。
其数值随器件的种类不同而不同（pnp,npn,n-MOS,p-MOS ）；下面的例子是在镜像中应用p 型MOS 管驱动一个n 型共源差动增益级。
我们从了解镜像电流负载的原理着手，可参考如下两幅图。
负载的有源特性是使流入带有差动输入的负载电流增加一倍，而流入带有共模输入的负载电流为零。
详细分析结果列在了图的下方。
差动输入 共模输入如上左图所示，经分析可得：差动输入为±V 时，输出为下式：2/id out V []out V )/(2423L o o m G g g g ++ V2/id 如上右图所示，共模输入为，则输出为下式：ic V out V []out V ic L om om ob V G g g g )(2/42++ []ic m ob V g g 22/2 Lee 负载Lee 有源负载提供十分高的差模增益和相当小的共模增益。
传统的带电流源负载的差动放大器能够产生一个数量级的共模增益，然而Lee 负载在此情况下其共模增益可以减小一到两个数量级[倍]。
A T GS V V V /)(min −Lee 负载的原理图如下，将其画成下图可能更容易理解。
可以很容易的看出两个输入端是怎样反馈到有源负载的输入端，如此可以抵消差模增益，增强共模增益。
在差模和共模输入端我们输入小信号，运用半电路方法对Lee 负载的功能进行定量分析。
先来分析差模输入，然后分析共模输入：差模输入：差动电路图如下所示：这种差模输入放大器的线性等值半电路图如下。
参照此线性等值半电路，我们可以得到[][]2/)2/()/(2/1552/313155id L o o m id L m m o o o m od V G g g g V G g g g g g g V ++=+++++= 即为差模增益，为vd A =vd A )2/(155L o o m G g g g ++我们可以看到系数在分母上，且是同等数量级中最大的系数，但符号相反，因此相抵消， m g 从而产生很大的差模增益。
一.绪论1.1差分放大器的概述差分放大器（Differ entia l amplif ier），是能把两个输入电压的差值加以放大的电路，也称差动放大器。
这是一种零点漂移很小的直接耦合放大器，常用于直流放大。
它可以是平衡（术语“平衡”意味着差分）输入和输出，也可以是单端（非平衡）输入和输出，常用来实现平衡与不平衡电路的相互转换，是各种集成电路的一种基本单元。
由两个参数特性相同的晶体管用直接耦合方式构成的放大器。
若两个输入端上分别输入大小相同且相位相同的信号时，输出为零，从而克服零点漂移。
适于作直流放大器。
差分放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器，有时简称为“差放”。
差分放大器通常被用作功率放大器（简称“功放”）和发射极耦合逻辑电路(ECL, Emitte r Couple d Logic)的输入级。
差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广，只要将差放的一个输入端接地，即可得到单端输入的放大器。
很多系统在差分放大器的一个输入端输入信号，另一个输入端输入反馈信号，从而实现负反馈。
常用于电机或者伺服电机控制，以及信号放大。
在离散电子学中，实现差分放大器的一个常用手段是差动放大，见于多数运算放大器集成电路中的差分电路。
差分放大器可以用晶体三极管（晶体管）或电子管作为它的有源器件。
输出电压u0=u01-u02,是晶体管T1和T2集电极输出电压u01和u02之差。
当T1和T2的输入电压幅度相等但极性相反,即us1=-us2 时，差分放大器的增益Kd(称差模增益)和单管放大器的增益相等,即Kd≈Rc/re,式中Rc=Rc1=Rc2,re是晶体管的射极电阻。
通常re很小,因而Kd较大。
当us1=us2 ,即两输入电压的幅度与极性均相等时，放大器的输出u0应等于零,增益也等于零。
全差分运算放大器设计岳生生（200403020126）一、设计指标以上华0.6um CMOS 工艺设计一个全差分运算放大器，设计指标如下：✧直流增益：>80dB✧单位增益带宽：>50MHz✧负载电容：＝5pF✧相位裕量：>60度✧增益裕量：>12dB✧差分压摆率：>200V/us✧共模电压：2.5V (VDD=5V)✧差分输入摆幅：>±4V二、运放结构选择运算放大器的结构重要有三种：（a ）简单两级运放，two-stage 。
如图2所示；（b ）折叠共源共栅，folded-cascode 。
如图3所示；（c ）共源共栅，telescopic 。
如图1的前级所示。
本次设计的运算放大器的设计指标要求差分输出幅度为±4V ，即输出端的所有NMOS 管的,DSAT NV之和小于0.5V ，输出端的所有PMOS管的,DSAT PV之和也必须小于0.5V 。
对于单级的折叠共源共栅和直接共源共栅两种结构，都比较难达到该要求，因此我们采用两级运算放大器结构。
另外，简单的两级运放的直流增益比较小，因此我们采用共源共栅的输入级结构。
考虑到折叠共源共栅输入级结构的功耗比较大，故我们选择直接共源共栅的输入级，最后选择如图1所示的运放结构。
两级运算放大器设计必须保证运放的稳定性，我们用Miller 补偿或Cascode 补偿技术来进行零极点补偿。
三、性能指标分析1、 差分直流增益 (Adm>80db)该运算放大器存在两级：（1）、Cascode 级增大直流增益（M1-M8）;（2）、共源放大器（M9-M12） 第一级增益1351113571135135753()m m m o o o o o m m m m o o o o m m g g gg gg G A R r rr r g g r r r r=-=-=-+第二级增益92291129911()m o o o m m o o gg G AR r rgg=-=-=-+整个运算放大器的增益：4135912135753911(80)10m m m m overallo o o o m m o o dB g g g gAA A g g g gr r r r ==≥++2、 差分压摆率 （>200V/us ）转换速率（slew rate ）是大信号输入时，电流输出的最大驱动能力。
全差分CMOS运算放大器的设计全差分CMOS运算放大器（Fully Differential CMOS Operational Amplifier）是一种常用于模拟、混合信号和通信电路中的放大器。
全差分运算放大器结合了差分放大器和普通运算放大器的优点，具有更好的共模抑制、抗干扰能力和更高的增益。
1.设计差动放大器：差动放大器是全差分CMOS运算放大器的核心部分，其一般由两个输入差分对和一个负载电阻组成。
在设计差动放大器时，首先需要确定放大器的增益、带宽和功耗等要求。
然后，选择适当的晶体管尺寸和偏置电流来满足这些要求。
2.设计电流镜：电流镜主要用于稳定差动放大器的工作点。
常用的电流镜电路有P型电流镜和N型电流镜。
在设计电流镜时，需要考虑放大器的输入阻抗、输出阻抗和功耗。
3.设计共模反馈电路：共模反馈电路主要用于提高全差分CMOS运算放大器的共模抑制比。
在设计共模反馈电路时，需要确定合适的电压分压比例和电容值，以及选择合适的晶体管尺寸和偏置电流。
4.偏置电流源设计：5.电源设计：6.输入和输出接口设计：7.稳定性分析和优化：在设计全差分CMOS运算放大器时，还需要进行稳定性分析和优化。
常用的稳定性分析技术有迭代法、校正法和频率响应法。
稳定性优化技术有补偿电容法、极点分布法和增益调整法。
8.仿真和验证：最后，设计完成的全差分CMOS运算放大器需要进行仿真和验证。
常用的仿真和验证工具有SPICE软件、电路仿真器和实验测量仪器。
通过仿真和验证，可以评估放大器的性能和电路的可靠性。
最后，需要注意的是，在进行全差分CMOS运算放大器的设计时，应遵循设计规范和标准，如功耗规范、电压规范和噪声规范，以确保设计的可靠性和一致性。
同时，应密切关注工艺制程、温度变化等因素对电路性能的影响，并进行相应的校准和补偿。
.绪论1.1 差分放大器的概述差分放大器（Differential amplifier ），是能把两个输入电压的差值加以放大的电路，也称差动放大器。
这是一种零点漂移很小的直接耦合放大器，常用于直流放大。
它可以是平衡（术语“平衡”意味着差分）输入和输出，也可以是单端（非平衡）输入和输出，常用来实现平衡与不平衡电路的相互转换，是各种集成电路的一种基本单元。
由两个参数特性相同的晶体管用直接耦合方式构成的放大器。
若两个输入端上分别输入大小相同且相位相同的信号时，输出为零，从而克服零点漂移。
适于作直流放大器。
差分放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器，有时简称为“差放”。
差分放大器通常被用作功率放大器（简称“功放”）和发射极耦合逻辑电路（ECL, Emitter Coupled Logic®输入级。
差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广，只要将差放的一个输入端接地，即可得到单端输入的放大器。
很多系统在差分放大器的一个输入端输入信号，另一个输入端输入反馈信号，从而实现负反馈。
常用于电机或者伺服电机控制，以及信号放大。
在离散电子学中，实现差分放大器的一个常用手段是差动放大，见于多数运算放大器集成电路中的差分电路。
差分放大器可以用晶体三极管（晶体管）或电子管作为它的有源器件。
输出电压u0=u01-u02是晶体管T1和T2集电极输出电压uO1和u02之差。
当T1和T2的输入电压幅度相等但极性相反，即us仁-us2时，差分放大器的增益Kd称差模增益）和单管放大器的增益相等，即Kc Q Rc/re式中Rc=Rc仁Rc2,re 是晶体管的射极电阻。
通常re很小，因而Kd较大。
当us仁us2即两输入电压的幅度与极性均相等时，放大器的输出u0 应等于零,增益也等于零。
实际放大电路不可能完全对称，因而这时还有一定的增益。
这种增益称为共模增益，记为Ka在实际应用中，温度变化和电源电压不稳等因素对放大作用的影响，等效于每个晶体管的输入端产生了一个漂移电压。
《IC课程设计》报告电流镜负载的差分放大器设计摘要在对单极放大器与差动放大器的电路中，电流源起一个大电阻的作用，但不消耗过多的电压余度。
而且，工作在包河区的MOS器件可以当作一个电流源。
在模拟电路中，电流源的设计是基于对基准电流的“复制”，前提是已经存在一个精确的电流源可以利用。
但是，这一方法可能引起一个无休止的循环。
一个相对比较复杂的电路被用来产生一个稳定的基准电流，这个基准电流再被复制，从而得到系统中很多电流源。
而电流镜的作用就是精确地复制电流而不收工艺和温度的影响。
在典型的电流镜中差动对的尾电流源通过一个NMOS镜像来偏置，负载电流源通过一个PMOS镜像来偏置。
电流镜中的所有晶体管通常都采用相同的栅长，以减小由于边缘扩散所产生的误差。
而且，短沟器件的阈值电压对沟道长度有一定的依赖性。
因此，电流值之比只能通过调节晶体管的宽度来实现。
而本题就是利用这一原理来实现的。
目录1设计目标 (1)2相关背景知识 (2)3设计过程 (6)3.1 电路结构设计 (6)3.2 主要电路参数的手工推导 (6)3.3 参数验证（手工推导） (7)4 电路仿真 (9)4.1 用于仿真的电路图 (9)NMOS： (9)PMOS (9)整体电路图 (10)4.2 仿真网表（注意加上注释） (10)4.3 仿真波形 (13)5 讨论 (17)6 收获和建议 (17)参考文献 (19)1设计目标设计一个电流镜负载的差分放大器，参考电路图如下：工艺ICC网站的0.35um CMOS工艺电源电压5V增益带宽积25MHz低频开环增益100负载电容2pF输入共模范围3V功耗、面积尽量小2相关背景知识据题目所述，电流镜负载的差分放大器的制作为0.35um CMOS 工艺，要求在5v 的电源电压下，负载电容为2pF 时，增益带宽积大于25MHz ，低频开环增益大于100，同时功耗和面积越小表示性能越优。
我们首先根据0.35um CMOS 工艺大致确定单个CMOS 的性能，即在一定值的W/L 下确定MOS 管在小信号模型中的等效输出电阻和栅跨导，然后记下得到的参数并将其带入到整体电路中计算，推导电流镜负载的差分放大器电路中的器件参数，例如，小信号模型的增益、带宽、功耗等，再分析是否满足题目中的各项指标的要求。
若不满足，则依据摘要理所说的，调节晶体管的宽度，然后用调整后的参数进行仿真、验证，直到符合要求为止。
相关背景知识：1. 差分式放大器差分式放大器是由两个各项参数都相同的三端器件（包括BJT 、FET ）所组成的差分式放大电路，并在两器件下端公共接点处连接一电流源。
差分式又分为差模和共模信号：输入电压Vid 为Vi1和Vi2的差成为共模电压；另外，若输入电压Vic 为VI1和Vi2的算术平方根，则称为共模电压。
当输入电压是共模形式时，，即在两个输入端各加入相同的信号电压，在差分放大电路中，无论是温度变化，还是电源波动引起的变化，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号，两输出端输出的共模电压相同，故双端输出时输出电压为零；当输入电压是差模形式时，即在电路的两个输入端各加一个大小相等、极性相反的信号电压，一管电流将增加，另一管电流则减小，所以在两输出端间有信号电压输出。
而差分放大器正是利用共模输入的特点来克服噪声信号和零点漂移的。
此题要求用双端差模信号输入，单端输出，相应的计算公式如下：1. 差模输入电压：12id i i vv v =-2. 共模输入电压：()122i i ic v v v +=3. 差模输出电压：12od o o v v v =-4. 共模输出电压：122o o oc v v v += 5. 双端输入——单端输出的差模电压增益：2(2||4)vd m ds ds A g r r =6. 双端输入——单端输出的等效栅跨导：222m D g K I = 222ox W u C kL ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⨯=⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭7. 双端输入——单端输出的等效输出电阻：22221o ds D r r I ==λ 44441o ds D r r I ==λ8.带宽公式：()2||412L o o BW C r r π=9. 增益带宽积：2mLg GBW C π=10.NMOS 管电流公式：()()2D n OX GS TH 1I C ()V V 12DS W V Lμ=-+λ 11. 参数1L λ∝12. 当MOS 处于饱和区域时有如下：()()22nCox D m n ox D GS TH GS TH W W I g C I V V V V L L ⎛⎫⎛⎫=μ==μ-⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭P 管和N 管中n μ需从lib 库文件中读取2. 电流镜负载差分放大电路分析与设计传统运算放大器的输入级一般都采用电流镜负载的差分对。
如上图所示。
NMOS 器件M1 和M2 作为差分对管，P 沟道器件M4，M5 组成电流源负载。
电流0 I 提供差分放大器的工作电流。
如果M4 和M5 相匹配，那么M1 电流的大小就决定了M4 电流的大小。
这个电流将镜像到M5。
如果GS 1 GS 2 V =V ，则Ml 和M2 的电流相同。
这样由M5 通过M2 的电流将等于是OUT I 为零时M2 所需要的电流。
如果GS 1 GS 2 V >V ，由于0 D 1 D 2 I = I + I ， D 1 I 相对D 2 I 要增加。
D 1 I 的增加意味着D 4 I 和D 5 I 也增大。
但是，当GS 1 V 变的比GS 2 V 大时， D 2 I 应小。
因此要使电路平衡， OUT I 必须为正。
输出电流OUT I 等于差分对管的差值，其最大值为0 I 。
这样就使差分放大器的差分输出信号转换成单端输出信号。
反之如果GS 1 GS 2 V <V ， OUT I 将变成负。
假设M1 和M2 差分对总工作在饱和状态，则可推导出其大信号特性。
描述大信号性能的相应关系如下：12ID GS GS V V V =-=-(7-1)012D D I I I =+(7-2)式(7-1)中，ID V 表示差分输入电压。
上面假设了M1 和M2 相匹配。
将式(7-1)代入(7-2)中得到一个二次方程，可解出1D I 和2D I 分别为：24122001200i 224D ID ID I I V V I I ⎛⎫ββ=+- ⎪⎝⎭(7-3) 24122002200i 224D ID ID I I V V I I ⎛⎫ββ=-- ⎪⎝⎭(7-4)图7-2 是归一化的M1 的漏电流与归一化差分输入电压的关系曲线，也即是CMOS 差分放大器的大信号转移特性曲线。
图7-2 差分放大器大信号转移特性该放大器的小信号特性参数等效跨导m g ==从图7-2 可以看出，在平衡条件下，M2 和M5 的输出电阻02r 、05r 分别为：022012D D r I I =22=λλ (7-5)055012D D r I I =55=λλ (7-6)于是该放大器的电压增益为：()0502||V m A g r r ==(7-7)从公式(7-7)虽然可以说明在一定工艺条件下晶体管参数对其的影响，但是实际上因为从输出管的漏端看到的输入阻抗最大只能达到100 K Ω ，如果该电路的输入跨导只有5mS ，那么这种结构能够提供的最大增益也只有40dB 。
不能满足现在电子产品对电路的需要。
其增益曲线见图7-3。
图7-3 基本的差分的增益特性3设计过程3.1 电路结构设计电路由两部分构成：上方的双输入——单输出的差分放大电路，下方的MOSFET 镜像电流源。
3.2 主要电路参数的手工推导按照题目要求，计算出电路各器件的尺寸。
题目要求：低频电压增益V A >100 增益带宽积GBW>25MHZ 负载电容L C =2PF而()2||412L o o BW C r r π=2m Lg GBW C π=所以()2||42L o o C r r π>=25410⨯2mLg C π>25610⨯ 而2221ds D r I =λ 4441ds D r I =λ所以22441+D D I I λλ>=610π而在电路中，2D I =4D I ，那么就要算出2λ和 4λ。
而()()2D n OX GS TH 1I C ()V V 12DS W V Lμ=-+λ，故分别对NMOS 和PMOS 仿真可以得到()()1221211=1D DS DS D W I L V V W I L++λλ，故通过单管的仿真即可求出相应的λ，然后得出2D I 的范围。
我们仿真得出的n=0.01647λ,p=0.02751λ,故2D I ->71.4323uA 。
然后从2m Lg C π>25610⨯可推出：m g >()410π-。
而mg =2m g =且22x 22ox W u C kL ⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪=⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭。
所以要求W,则得出2x ox u C ，而在仿真以后我们仿真后发现0.35um 工艺的2x ox u C 为2.04⨯ ()-410，故2W L ⎛⎫ ⎪⎪ ⎪⎝⎭>3.38。
3.3 参数验证（手工推导）根据上节的电路器件尺寸，通过手工推导出电路要求设计的各项指标。
并将计算出来的指标与要求进行对比。
如果实际电路未能达到设计要求，则还需返回上一节的计算和推动过程，直至所设计电路符合题目要求。
取2W L⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭=12，则有22x 22ox W u C kL ⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪=⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭，所以()32 1.2210k -=⨯。
取270D I A=μ，则()-4210m g =⨯，故增益带宽积为2=41.702m Lg GBW MHZ C π=>25MHZ ，满足题目要求。
取270D I A=μ，则5224412||4==3.2510+D D ro ro I I ⨯λλ，故()42||41=24.48102L o o BW C r r π=⨯，所以=170.34V A >100，满足要求：全部性能都满足要求。
但是为了使性能更好，我们不断修改参数，反复返回上一节的计算和推动过程，并进行多次仿真，最终得到了满足题目中的性能指标要求并使面积很小的器件参数是：2W L ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭=10，2144D I A =μ，则根据公式2m g =，22x 22ox W u C kL ⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪=⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭可计算出()-4210m g =⨯，故2=60.962m Lg GBW MHZC π=>25MHZ。
然后5224412||4==1.5810+D D ro ro I I ⨯λλ，故()42||41=50.30102L o o BW C r r π=⨯，所以 =121.19V A >100,满足性能要求。
