镜像电流源作偏置的差分放大器仿真报告

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。

武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：指导教师：专业班级：工作单位：电信1101班信息工程学院题目:高输入阻抗放大电路的设计仿真与实现初始条件：可选元件：运算放大器，三极管，电阻、电位器、电容、二极管若干，直流电源Vcc= +12V，V EE= -12V，或自选元器件。

可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，毫伏表等。

要求完成的主要任务:（1）设计任务根据要求，完成对高输入阻抗放大电路的设计、装配与调试，鼓励自制稳压电源。

（2）设计要求①电压增益>=100，输入信号频率<100HZ,共模抑制比≥60dB；②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计；③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能；④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书；⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

时间安排：1、前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。

2、后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙31.电路方案选择∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙42.高输入阻抗放大电路设计∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙52.1差分放大电路∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙52.1.1零点漂移∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙52.1.2差模信号与共模信号∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙52.1.3.共模抑制比∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙62.1.4差分放大电路的分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6 2.2镜像恒流源∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙72.2.1镜像电流源电路特点∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.2.2镜像电流源电路分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙82.3同向比例放大电路∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙82.4电压串联负反馈∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙92.5电路原理设计图∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10 3．直流稳压电源的设计∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙103.1理论分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙103.2原理图∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙113.3直流稳压电源仿真结果∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙114高输入阻抗放大电路仿真∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 5实物安装和调试∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙175.1布局焊接∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙175.2调试方法∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙17 5.3测试结果分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙175.4实物展示∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18 5.PCB制作∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19 7．个人总结∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙23参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙24摘要本课程设计是基于模拟电子技术基础课程的高输入阻抗放大器的设计，需要运用书中所学的模电知识。

《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。

第3章 电流源电路和差动（又称差分）放大电路内容提要：本章首先讨论常用在集成运放中的几种电流源的形式及其主要应用，然后讨论差动放大电路的工作原理及计算。

本章重点：1．镜像电流源、比例电流源、微电流源、I o 和I R 的计算。

2．典型差动放大电路的工作原理及计算。

学习要求：1．掌握电流源电路结构及基本特性，主要包括基本镜像电流源、比例电流源、微电流源，会分析其镜像关系及其输出电阻。

2．掌握差模信号、共模信号的定义与特点。

3．掌握长尾型和恒流源共模负反馈两种射极耦合，差动放大器的电路结构、特点，会熟练计算电路的静态工作点，熟悉电路的4种连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。

4. 要求会熟练分析差动放大器对差模小信号输入时的放大特性，共模抑制比。

会画出微变等效电路，会计算A Vd 、R id、R od 、K CMR 。

5．会运用晶体管工作在有源区时的大信号特性方程i c =I s exp(V be /V t )分析研究差动放大器的差模传输特性。

了解基本的差动放大器线性放大的输入动态范围和扩大线性输入动态范围的办法。

6．定性了解差动放大器的各种非理想特性，如输入失调特性、共模输入电压范围等。

3.1 电流源电路3.1.1 三极管电流源电流源是模拟集成电路中广泛使用的一种单元电路，如 图3.1.1所示。

对电流源的主要要求是：（1）能输出符合要求的直流电流I o 。

（2）交流电阻尽可能大。

图3.1.1 三极管电流源电路第3章 电流源电路和差动（又称差分）放大电路·129·三极管射极偏置电路由V CC 、R b1、R b2和R e 组成，当V CC 、R b1、R b2、R e 确定之后，基极电位V B 固定（I b 一定），可以推知I c 基本恒定。

从三极管的输出特性曲线可以看出：三极管工作在放大区时，I c 具有近似恒流的性质。

当I b 一定时，三极管的直流电阻CQ CEQ CE I VR =，V CEQ 一般为几伏，所以R CE 不大。

《电流源和差分运放的Hspice仿真》实验报告学生姓名：丁英光学号：111200508专业班级：微电子学1班指导教师：江浩二○一四年十一月十七日实验四电流源和差分运放的Hspice仿真一、实验目的1、复习各种结构电流源的电路结构、特点及工作原理。

2、复习差分运放电路结构及工作原理。

3、学会使用Hspice 调节并仿真电路，使电路达到相应要求。

二、实验内容1、图1为基本电流镜结构，请编写电路网表，模拟仿真当输出电压v(2)从0~5V 变化时，输出电流I o的变化情况。

（工作电压为5V ，M1，2：W/L=5μ/1μ）图1 基本电流镜结构 图2 威尔逊电流源.title dianliujing .options post=2.include '/home/jingjing/hspice/models/tsmc35.m'm2 1 1 0 0 tsmc35n w=5u l=1um1 2 1 0 0 tsmc35n w=5u l=1uv2 2 0 3ir vdd 1 100uvdd vdd 0 5v.dc v2 0 5 0.01.op.probe i1(m1).end2、图2为威尔逊电流源结构，请编写电路网表，模拟仿真当输出电压v(4)变化时，输出电的变化情况。

（工作电压为5V ，M1,2,3,4：W/L=5μ/1μ）流Io.title wilson current mirrors.options list post=2.include '/home/jingjing/hspice/models/tsmc35N.m'm1 2 1 0 0 tsmc35n w=5u l=1um2 1 1 0 0 tsmc35n w=5u l=1um3 4 3 1 0 tsmc35n w=5u l=1um4 3 3 2 0 tsmc35n w=5u l=1uv4 4 0 1idc vdd 3 1mvdd vdd 0 5v.dc v4 2 5 0.1 sweep idc 1m 2m 1m.print dc i(m3) i(m4).end3、图3为共源共栅电流源结构，请编写电路网表，模拟仿真当输出电压v(4)变化时，输出电流I o的变化情况。

《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。

北京邮电大学电子电路实验报告实验一：函数信号发生器的设计与调测院系：信息与通信工程学院班级：2012211112姓名：卢跃凯班内序号：13学号：2012210344指导教师：廖老师课题名称：函数信号发生器的设计与调试摘要实验电路主要由两部分组成，方波—三角波发生电路和三角波—正弦波变换电路。

方波由运算放大器加稳压管产生，后经积分电路形成三角波，最后通过差分放大电路，利用其传输特性曲线的非线性实现三角波——正弦波的转换。

实验电路的频率，幅度可通过电位器调节，增加两个二极管，可以改变方波占空比，完成提高要求。

关键词方波三角波正弦波幅频可调设计任务要求1、基本要求：a)设计制作一个可输出正弦波、三角波和方波信号的函数信号发生器。

1）输出频率能在1-10KHz范围内连续可调，无明显失真；2）方波输出电压Uopp=12V，上升、下降沿小于10us；三角波Uopp=8V；3）正弦波Uopp>1V。

b)设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL软件绘制完整的电路原理图（SCH）2、提高要求：a)三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V范围内连续可调。

b)要求方波占空比在30%——70%连续可调。

设计思路，总体结构框图1、设计思路：用运算放大器加反馈构成电压比较器来产生方波；方波经积分电路形成三角波；三角波输入到差分放大电路，利用其传输特性曲线的非线性输出正弦波，完成要求。

2、原理框图：3、系统的组成框图：分块电路和总体电路的设计：（1）方波-三角波产生电路：方波输出幅度由稳压管的稳压值决定，限制在±（UZ+UD）之间。

考虑到基本要求中的，方波的峰峰值为12V，故选用稳压值为6V的稳压管2DW232。

方波经积分得到三角波，幅度为，幅值由R1和Rf的比值及稳压管的稳压值决定，因为基本要求中三角波的峰峰值为8V，因此，R1与Rf的比值为2：3。

在实际电路中，我采用的R1为20kΩ,Rf为30kΩ。

Lab 5 差分放大器电路仿真1.实验目的熟悉ADE环境设置。

掌握层次化设计方法。

了解仿真结果分析方法。

2.实验原理关于仿真部分的实验原理，在lab4中已有详述。

层次化（Hierarchy）设计：在较为复杂的电路中，因为电路元件个数相对庞大，所有电路单元不可能都以元件的形式出现在电路里。

为了简化电路形式，可采用特定的电路符号，每个符号代表一个电路单元，甚至在电路符号中再镶嵌符号，由此形成多层电路结构。

层次化设计简化了电路结构，便于电路设计与仿真，lab4所设计的ampTest测试平台就包含有Lab3所设计的放大电路Amplifier。

在lab11以后的版图设计中，层次化设计成为必然。

层次化设计的特点：①大量元件可以用一个符号代表②符号可以代表元件、单元电路模块③同一符号可以出现在不同层次④设计中不再需要特定的结构形式⑤方便了不同层次间的设计层次化方法（也可使用盲键）①选择要进入下层（或返回上层）的符号②进入下层：选择Design→Hierarchy→Descend Edit [E]③返回上层：选择Design→Hierarchy→Return [^e]④返回顶层：选择Design→Hierarchy→Return To Top3.实验内容运行仿真设置Analyses①在CIW窗口中，打开ampTest的Schematic Editing窗口，选择Tool→AnalogEnvironment，弹出ADE窗口。

②在ADE窗口中，选择Analyses→Choose，打开Choosing Analyses窗口。

③设置Analyses栏目中的ac：a.在Analysis里，选择acb.设置Sweep V ariable为Frequencyc.设置Sweep Rangs为Start－Stop，Start赋值为100，Stop赋值为150Md.设置Sweep Type为Logarithmic，选择Points Per Decade为20e.选择Enabledf.点击Apply④设置Analyses栏目中的tran：a.在Analysis里，选择tranb.设置Stop Time为3uc.设置Accuracy Defaults (errpreset)为Moderated.选择Enablede.点击Apply⑤设置Analyses栏目中的dc：a.在Analysis里，选择dcb.在DC Analysis里，选择Save DC Operating Pointc.选择Enabledd.点击Applye.点击OK设置Design V ariables图5.1 Edit Design V ariables窗口①在Simulation窗口（也即ADE窗口）中，点击Edit Variables图标，弹出Edit Design V ariables窗口如图5.1所示。

差分放大电路仿真分析差分放大电路是集成运算放大器的主要单元电路之一，它具有很强的抑制零点漂移的能力。

作为集成运算放大器的输入级，差分放大电路几乎完全决定着集成运算放大器的差模输入特性、共模抑制特性、输入失调特性和噪声特性。

差分放大电路经由两个参数完全相同的晶体管组成，电路结构对称。

电路具有两个输入端和两个输出端，因此差分放大电路具有四种形式：单端输入单端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出以及双端输入双端输出。

实验内容：一、理想差分放大电路1、绘制电路图启动Capture CIS程序，新建工程，利用Capture CIS绘图软件，绘制如下的电路原理图。

双击正弦电压源VS^图标，在弹出的窗口中设置AC为10mV DC为0V, VOFF 为0, VAMP齿10m VFREQIkHzVS-的设置除AC为-10mV外，其余均与VS+R］。

Rs2*---------------------\CFF= 0FREQ = 1kHz—-12V2、直流工作点分析选择Spice | New Simulation Profile 功能选项或单击旦按钮，打开NewSimulation 对话框，在Name文本框中输入Bias，单击Create 按钮，弹出Simulation Settings-Bias 对话框，设置如下：保存设置，启动PSpice A/D仿真程序，调出PSpice A/D窗口，可以在PSpice A/D 窗口中选择View | OutPut Filse 功能菜单选项，查看输出文件。

翰入贸单文件，志…INCLUDING ***** source EX053O_CL OUT! 1100633 M00714 Q2N22220^C4 N00714 H01090 1101193 Q2N22190~02 0UT2 iI00931 W00714 Q2N2222R[Rcl 0UT1 N00633 3kR[Rc2 0UT2 N00833 3kR[R已N01246 W011B3 ikV-Va+ M00595 0 DC 0.5638V AC 10117+5IN 0 IO H V IkHs 000R_R2 N01246 IJ01217 2kR[R时M00633 N00595 100V^VS-M00960 0 DC 0.5638V AC -LCmV+SIM 0lOnV IkHa 000R_Rs2 H00960 N00931 100VZV2 ND1246 0 -127R[RL N01D90 0 10kV^Vl N00333 0 12VQ Z03N01090 N01090 M01217 Q2N2219晶体管的模型爵数：1Q2N2222 Q2N2219NPN NPN13L4.34D000E-L5 14.340000E-15BF255.9 255.3NF11VAF74*0374.33IKF.2S47 . 2647ISE14.340000E-15 L4.340000E-15NE1,3071,307BR6,092 6.092NR111010RC 11CJE 22.010000E-1222.ai0C00E-12HJE.377.377CJC7.306000E-U 7.306000E-12MJC .3416.3416TF4L1.100000E-L2 411.1DOOOOC-12XTF 33VTF 1.7 1.7ITF.6MTR 46.910000E-0946.910CD0E-O9XTB 1.5 1.5CN 2.422*42.87.37D n冬个节点电压:NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE (otrnj9.2426(01JT2)9.2426(KaoS9S) .5638 (N00633J.5632 (N00714) -.0776 (100833)12.0000(N00931) , 5632(N00960) , 5638 (N01090) *9.4010 (N0L168)-10.1400 (JT01217) -10.1250 (IT01246) -12.0000电旗工作请况：VOLTAGE SOURCE CURREHTSNAJE CURRENTV_V3+ -5..S74E-06V^Vs- -5. 574E-05V~V2 2.798E-03V^Vl -1.B38E-03总功耗，TOTAL POWER DISSIPATION S.S6E-02 WATTSm宣E1T BIPOLAR JUNCTION TRA1J5IST0R5各民体管的工作点：NAME Q_Q1Q_Q4 Q_Q2 Q_Q3MODEL Q2N2222 Q2W2219Q2N2222 Q2N2219IB 5.67E-D6 l*06E-05 5.67E-06 6.34EF6IC 9.19E-04 1.8SE-03 9.19E-04 9.31E-04VBE 6.41E-016,59E-Q1 6.41E-01 6,4^E-Q1VBC-e.60E+OO -9,40E+00-9.60E+OO 0,OOE+OOVCE9.33E+皿 1.01E+01 9.32E+00 6.44E-01BETADC 1.62E+02 1.74E+02 1.62E+02 1.47E+02GH 3.54E-02 7.11E-02 3.54E-02 3.59E-02RPI 5.DTE+Q3 2*68E+03 5.07E+03 4.53E+03PX1,OOE+Ol 1.ODE+01 1.OOE+Ol L.OOE+OlRO 9.0QE+04 4,51E+Q4 9.0OE+04 7,95E+O4CEE 5.O0E-11 6,60E-ll 5.O0E-11 5.L1E-11CBC 3.OBE-12 3,OOE-12 3.0SE-12 7.31E-12CJS o.ooE+ao O.OOE+OO 0.OOE+OO0.OOE+OOBETAAC l.SOE+02 l*91E+02 1.SOE+02 1.62E+02CBX/CBX2O.OOE+OO O.OOE+OO 0.OOE+OO O.OOE+OOFT/FT2 l,D5E+06 L.64E+08 1.0SE+D69.78E+07作电压与电流值，如下图:3、双端输入是的基本特性上面的电路是双端输入的形式，可以利用上面的电路来分析双端输入时的电路特性。

差分放大器实验报告篇一：差分放大器设计的实验报告设计课题设计一个具有恒流偏置的单端输入-单端输出差分放大器。

学校：延安大学一：已知条件正负电源电压?V模信号Vidcc??12V,?VEE??12V；负载RL输入差?20k?；?20mV。

?10k?；差模电压增益Avd?15；共模抑制二：性能指标要求差模输入电阻R比KCMRid?50dB。

三：方案设计及论证方案一：方案二方案论证：在放大电路中，任何元件参数的变化，都将产生输出电压的漂移，由温度变化所引起的半导体参数的变化是产生零点漂移的主要原因。

采用特性相同的管子使它们产生的温漂相互抵消，故构成差分放大电路。

差分放大电路的基本性能是放大差模信号，抑制共模信号好，采用恒流源代替稳流电阻，从而尽可能的提高共模抑制比。

论证方案一：用电阻R6来抑制温漂?优点：R6越大抑制温漂的能力越强；?缺点：&lt;1&gt;在集成电路中难以制作大电阻；&lt;2&gt;R6的增大也会导致Vee的增大（实际中Vee 不可能随意变化）论证方案二优点：（1）引入恒流源来代替R6,理想的恒流源内阻趋于无穷，直流压降不会太高，符合实际情况；（2）电路中恒流源部分增加了两个电位器，其中47R的用来调整电路对称性，10K的用来控制Ic的大小，从而调节静态工作点。

通过分析最终选择方案二。

四：实验工作原理及元器件参数确定?静态分析：当输入信号为0时，?IEQ≈(Vee-UBEQ) /2Re?IBQ=IEQ/(1+β)?UCEQ=UCQ-UEQ≈Vcc-ICQRc+UBEQ动态分析?已知：R1=R4,R2=R3篇二：加法器及差分放大器项目实验报告加法器及差分放大器项目实验报告一、项目内容和要求（一）、加法器1、任务目的：（1）掌握运算放大器线性电路的设计方法；（2）理解运算放大器的工作原理；（3）掌握应用仿真软件对运算放大器进行仿真分析的方法。

2、任务内容：2.1设计一个反相加法器电路，技术指标如下：（1）电路指标运算关系:UO??(5Ui1?2Ui2)。

实验三：差动放大器分析与设计1. 实验目的：（1）通过使用Multisim来仿真电路，测试如图3所示的差分放大电路的静态工作点、差模电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

（2）加深对差分放大电路工作原理的理解。

（3）通过仿真，体会差分放大电路对温漂的抑制作用。

2．实验电路3.实验步骤（1）直流工作点分析：Vbe=-2.35+588=0.6V>0,Vbc=-2.35-5.85=-8.2V<0,说明三极管发射结正偏，集电结反偏，因此三极管工作在放大区。

放大倍数304/2.35=130。

（2）如图，电流表串接于镜像电流源的输出端，选择直流档，读数为722.394uA。

理论值应为12V/16KOhm=750uA.(3) 测量输入电阻：用交流表分别测量输入端的电压和电流，两者之商即为输入电阻值。

输入电阻（没接负载）：R i=7.071mV/205.085nA=34.5 KOhm测量输出电阻：a．在输出端补接1千欧负载，并接交流电压表，测得U1；b．不接负载，测得U2；c．用公式Ro=RLU2/U1-1）所以Ro= 1000*（41.005/19.897-1）=1.06 KOhm（单端输出，双端输出要乘以2）（4）测量差模放大倍数：a.用交流电压表测量输入电压Ui；b.用交流电压表测量输出负载两端电压Uo；c.放大倍数Ad=Uo/Ui;所以差动放大倍数Ad=19.889/7.071=2.8(单端输出，带载)。

（若不带载，则Ad=41.005/7.071=5.8）(5)测量幅频特性和相频特性a．用波特仪：b．用交流分析：(6)对以上差动放大电路进行温度扫描：（0~100°C）对相同静态工作点的单管共射放大电路如下：Vbe=0.585V，Vbc=-5.3V，Ib=2.31uA，Ic=296uA，工作点大致相同。

对该电路进行温度扫描：对比得出结论：差动放大电路比单管放大电路对温度的稳定性好，受温度影响小。

镜像电流源作偏置的差分放大器设计与仿真报告一、仿真目的1、熟悉差分放大器和镜像电流源的工作原理2、学习镜像电流源作偏置的差分放大器的设计方法3、熟悉Cadence的使用方法二、电路原理上图中，所有MOS管均采用0.35的工艺，由镜像电流源提供偏置，作为负载的镜像电流源由pMOS管组成，采用双端输入单端输出，输入信号幅度为正负0.5v。

作为偏置的镜像电流源两管子的尺寸均为W=5u，L=2u，差分放大器的两根管子和作为负载的电流源的两根管子的尺寸均为：W=0.7u，L=0.5u。

电源电压为3v，差分放大器的直流偏置电压为2v。

三、仿真过程1、直流仿真首先，对电路进行直流仿真，看所有管子是否都处于饱和区，如果不在饱和区，则需要调整管子的尺寸和电路参数。

下图是镜像电流源左边管子的直流参数，其它管子参数的查看方法类似：从结果可以看出，region为2，表示管子处在饱和区，由vgs>vth,vds>vgs-vth也可以看出管子处在饱和区。

其它管子通过通过同样的方法查看，都处在饱和区。

2、交流仿真对电路进行交流仿真，其幅频特性曲线如下：3、改变管子的宽长比，看其对电路的影响其它参数不变，改变差分放大器的两个管子的宽长比，通过仿真看其对增益、带宽的影响,这里将管子的宽度设置为原来的10倍，即7u，首先进行直流仿真：上图是放大器左边管子的直流参数，可以看出其处于饱和区。

其它管子仍可以通过相同的方法查看，通过仿真，发现都处于饱和区。

然后可以对其进行直流仿真，幅频特性曲线如下：由仿真结果可看出，其增益变为大约28.4dB,3dB带宽大约为0.3GHz。

可见增加管子的宽长比可以增大放大器的增益，但是同时带宽会减小。

4、保证管子原来的参数不变，改变放大器直流偏置电压将放大器的直流输入电压减小到1v，先进行直流仿真，看各个管子是否工作在饱和区，如下：上图是放大器左边管子的直流参数，可见其工作在饱和区，通过同样的方法查看其它管子的直流参数，发现都工作在饱和区。

一种适用于LDO的三级误差放大器的设计李盛林;刘桥;吴宗桂【摘要】为了促进LDO在低电源电压环境中的应用,提高其稳定性,在此采用SMIC 0.35 μm,N阱CMOS工艺,设计并实现了适用于LDO内部误差放大器的一种单密勒电容频率补偿的三级CMOS运算放大器.仿真结果表明该运算放大器的工作电压范围宽(2.5～6.5 V),静态电流小,开环电压增益为112.16 dB,相位裕度为89.03°,增益带宽积为6.04 MHz,共模抑制比为89.3 dB,电源抑制比为104.8 dB.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2010(033)002【总页数】4页(P15-18)【关键词】LDO;低压三级运放;单密勒电容;共模抑制比;电源抑制比【作者】李盛林;刘桥;吴宗桂【作者单位】贵州大学,理学院,贵州,贵阳,550025;贵州大学,理学院,贵州,贵阳,550025;贵州大学,理学院,贵州,贵阳,550025【正文语种】中文【中图分类】TN4320 引言随着手机、PDA、数码相机和笔记本电脑等以电池供电的便携式电子设备的功能日益多样化，并且要求其工作的电源电压不断降低，电源管理技术已经成为越来越重要的挑战。

低压差线性稳压器LDO(Low Dropout)是电源管理中最重要的芯片之一，误差运算放大器是LDO稳压器的重要组成部分，它的增益及带宽直接影响到LDO的稳定性、精度等性能指标。

传统的误差运放一般采用Cascode的二级运放结构实现高增益，但随着电源电压不断的降低，该结构已经不再适合高增益运放(大于100 dB)的设计。

因此，低压、低功耗LDO的发展趋势表明：必须用低压三级运放代替传统的Cascode二级运放去满足系统对运放增益的要求。

由于低压三级运放的每级给系统贡献一个低频极点，系统的输入/输出传输函数存在三个位置相近的极点，其频率补偿方法一般采用Nested Miller Compensation(NMC)[1]。

电子科技大学集成电路实验报告――模拟集成电路CMOS模拟集成电路设计及HSPICE使用实验学时：4学时实验一CMOS工艺参数测量一、实验目的：学习和掌握EDA仿真软件Hspice；了解CMOS工艺技术及元器件模型，掌握MOSFET工作原理及其电压电流特征；通过仿真和计算，获得CMOS中NMOS和PMOS的工艺参数kp,kn, p, n,Vtp,Vtn，为后续实验作准备。

二、实验内容：1）通过Hspice仿真，观察NMOS和PMOS管子的I-V特性曲线；2）对于给定长宽的MOSFET，通过Hspice仿真，测得几组栅-源电压、漏-源电压和漏-源电流数据，代入公式IDSn1WKn()n(VGS Vtn)2(1 nVDS)，求得对应的工艺参数2Lkp,kn, p, n,Vtp,Vtn 。

三、实验结果：本实验中所测试的NMOS管、PMOS管L=1u，W由学号确定。

先确定W。

W等于学号的最后一位，若学号最后一位=0，则W=10u。

所以，本实验中所测试的NMOS管、PMOS管的尺寸为：（1）测0.5um下NMOS和PMOS管的I-V特性曲线所用工艺模型是TSMC 0.50um。

所测得的Vgs=1V时，NMOS管Vds从0V到2.5V变化时的I-V特性曲线为：所测得的Vds=1.2V时，NMOS管Vgs从0V到2.5V变化时的I-V特性曲线为：所测得的Vsg=1V时，PMOS管Vsd从0V到2.5V变化时的I-V特性曲线为：所测得的Vsd=1.2V时，PMOS管Vsg从0V到2.5V变化时的I-V特性曲线为：（2）计算TSMC 0.50um工艺库下mos管对应的工艺参数测试NMOS管相关参数，Hspice中仿真用源文件（.sp文件）为：NOMS I-V Characteristic M1 OUT IN 0 0 CMOSn L=1U W=8U VIN IN 0 1 VOUT OUT 0 1.2.***** LIST NODE POST *.DC VOUT 0 2.5 0.1 .DC VIN 0 2.5 0.1*.DC VOUT 0 2.5 0.1 VIN 0.8 1.0 0.2 .PRINT DC I(M1).LIB “C:\synopsys\project\tsmc_050um_model.lib"CMOS_MODELS .END所测得的NMOS管电流曲线为：所测的数据如下表：根据公式IDSn1Kn()n(VGS Vtn)2(1 nVDS)，计算kn, n,Vtn，分别为：2Lkn 119 10-6, n 0.028,Vtn 1.37测试PMOS管相关参数，Hspice中仿真用源文件（.sp文件）为：POMS I-V CharacteristicM1 OUT IN Vdd Vdd CMOSP L=1U W=8UVIN Vdd IN 1 VOUT Vdd OUT 1.2.***** LIST NODE POST *.DC VOUT 0 2.5 0.1 .DC VIN 0 2.5 0.1*.DC VOUT 0 2.5 0.1 VIN 0.8 1.0 0.2.PRINT DC I(M2).LIB "C:\synopsys\project\tsmc_050um_model.lib"CMOS_MODELS .END所测得的PMOS管电流曲线为：所测的数据如下表：计算TSMC 0.50um 工艺中pmos 参数pptp，分别为：Kp 54.89 10-6, p 0.017,Vtp 0.927综上所述，可得：四、思考题2）不同工艺，p, n不同。

实验四差分放大器姓名：学号：实验目的：1.掌握差分放大器偏置电路的分析和设计方法；2.掌握差分放大器差模增益和共模增益特性，熟悉共模抑制概念；3.掌握差分放大器差模传输特性。

实验内容：一、实验预习根据图4-1所示电路，计算该电路的性能参数。

已知晶体管的导通电压V BE(on)=0.55, β=500，|V A|=150 V，试求该电路中晶体管的静态电流I CQ，节点1和2的直流电压V1、V2，晶体管跨导g m，差模输入阻抗R id，差模电压增益A v d，共模电压增益A v c和共模抑制比K CMR，请写出详细的计算过程，并完成表4-1。

图4-1. 差分放大器实验电路表4-1：I CQ（mA）V1（V）V2（V）g m（mS）R id（kΩ）A v d A v c K CMR1 8.2 8.2 38.5 20.3 -261.8 -3.4 38.5二、仿真实验1. 在Multisim中设计差分放大器，电路结构和参数如图4-1所示，进行直流工作点分析（DC 分析），得到电路的工作点电流和电压，完成表4-2，并与计算结果对照。

表4-2：I CQ（mA）V1（V）V2（V）V3（V）V5（V）V6（V）0.997565 8.219 8.219 1.998 2.647 2.548仿真设置：Simulate → Analyses → DC Operating Point，设置需要输出的电压或者电流。

2. 在图4-1所示电路中，固定输入信号频率为10kHz，输入不同信号幅度时，测量电路的差模增益。

采用Agilent示波器（Agilent Oscilloscope）观察输出波形，测量输出电压的峰峰值（peak-peak），通过“差模输出电压峰峰值/差模输入电压峰峰值”计算差模增益A v d，用频谱仪器观测节点1的基波功率和谐波功率，并完成表4-3。

表4-3：1 10 20输入信号单端幅度（mV）A v d-239.23 -229.25 -208-24.021 -5.417 -0.474基波功率P1(dBm)-91.635 -52.095 -40.529二次谐波功率P2(dBm)-96.405 -41.272 -25.723三次谐波功率P3(dBm)仿真设置：Simulate →Run，也可以直接在Multisim控制界面上选择运行。

四川大学课程实验报告课程名称：学生姓名：学生学号：专业：系统仿真综合实验一、实验目的系统仿真是运用仿真软件（如simio）创造模型来构建或模拟现实世界的虚拟实验室，它能过帮助你探寻你所关注的系统在给定的条件下的行为或状态，它还能帮助你在几乎没有风险的情况下观察各种改进和备选方案的效果。

尤其是对一些难以建立物理模型和数学模型的复杂的随机问题，可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。

通过本次simio系统仿真综合实验，掌握并能熟练使用系统仿真软件simio，利用simio 建立模型，能体验其3d动画效果，并根据需求设定系统参数，如server的processing time、initial capacity，source的interarrival time参数等。

运行并分析系统各个资源的利用率、排队队长及服务等待时间，能发现系统存在的问题，比较各个排队系统的系统资源利用率、排队队长和服务等待时间，评价排队系统的优劣。

二、实验地点及环境四川大学工商管理学院的学院大楼综合实验室，运用pc机及simio系统仿真软件，在老师的指导下完成此次系统仿真实验。

三、实验步骤㈠、建立模型1. modelⅰ首先加入一个source、三个server、一个sink、一个modeentity，并用path连接。

将source更名为arrive，sink更名为depart，modelentity更名为customer。

设置运行时间8小时。

顾客的到达为poisson流,到达间隔时间为均值为15秒钟的指数分布，故arrive设置interarrival time 参数值为random.exponential(15)，并选择units为seconds；服务(售票)时间服从指数分布,平均时间为45秒钟，故3个server都设置为interarrival time 参数值为random.exponential(45)，并选择units为seconds。

差分放大器中偏置电流源的设计与仿真08微三 张万里 2008700519前 言随着模拟集成电路的发展，我们对电路要求的性能越来越高。

而在模拟集成电路中，运算放大器则起到了关键的作用。

在模拟电路中好的性能很大程度上依赖它的偏置电路，而偏置电路主要使用的是恒定电流源。

在包含多级放大器的集成电路芯片上，一个恒定的直流电源(称为参考电流源)在一个地方生成后可被复制到其他许多地方，通过一种叫电流导向的过程为各级放大器提供偏置。

这个方法有一个优点，设计者只需要把精力集中在得到可预知和稳定的参考电流上，这通常是利用芯片外的一个精确的电阻完成的，而不必把这个工作在每一级放大器上重复进行。

另外，在电源电压或温度有所改变的情况下，各级放大器的偏置电流始终保持一致。

本文基于此，对偏置电流源的电路进行初步的设计与仿真。

1 MOSFET 基本电流源图1画出了一个简单的MOSFET 恒流源电路。

这个电路的核心是晶体管M1，它的漏极和栅极短接，从而保证它工作在饱和区：()21121tn GS n D V V L W k I -⎥⎦⎤⎢⎣⎡'= …………………………………………(1) 这里忽略了沟道长度调制效应。

M1的漏极电流由V DD 通过电阻R 提供。

电阻R 在大多数情况下位于集成电路芯片之外。

因为栅极电流为0，所以R V V I I GS DD REF D -==1 ……………………………………………………(2) 这里通过R 的电流被认为是电流源的参考电流，记做 I REF 。

式(1)和式(2)可以用来确定R 的值。

图 1 偏置电流源电路的简单模型 现在来看晶体管M2。

它的V GS 与M1相等，因此如果假设它工作在饱和区，那么其漏极电流(既电流源的输出电流I O 为()22221V V k I I tn GS n D O L W -⎪⎭⎫ ⎝⎛==' (3)这里也忽略了沟道长度调制效应。

利用式(1)和式(3)。