哈尔滨理工大学软件学院课程设计报告课程微电子电路（双语）题目带有源负载的CS放大器与带有源负载的cascode放大器班级集成11-4班专业集成电路设计与集成系统学生张翠学号1114020432指导教师徐瑞2013年11月8日目录1.课程设计目的 ....................................2.课程设计题目描述和要求 .............................3.课程设计报告内容 ............................3.1、带有源负载的CS放大器 ......................3.2、带有源负载的cascode放大器 .................4.心得体会 .........................................5.参考书目 .........................................一.课程设计目的1.熟悉并掌握Orcad中的capture CIS，Hspice与cosmosScope软件的使用。
2.掌握使用capture CIS建立带有源负载的CS放大器与带有源负载的cascode放大器的电路并导出网表。
3.熟练应用Hspice仿真网表并修改分析网表，学会用comosScope查看分析波形。
4.在扎实的基础上强化实践能力，把微电子理论实践化。
二.课程设计题目描述和要求分析如图这样的带有源负载的共源极放大器与带有源负载的cascode 放大器的开环增益，3dB频宽，单位增益频率。
其中负载电容为3PF，电源电压为5V，要求CS放大器的开环增益大于30dB，cascode放大器的开环增益大于60dB。
对仿真结果进行分析，功耗小于2mW。
VddCVddC三.课程设计报告内容 1.设计过程： A 、理论分析对2种放大器分别进行分析，设定初值，查找参数值，进行推测和计算、记录各个节点的电流值，电压值，电阻值。
a.CS放大器：， D LWm I k g '2= ，DA o I LV r '=假设100A =o，um L 2=由功耗小于mW 2可假设uA I D 100=从而推出45=LW. b.1 cascode放大器的第一种理论计算：，DLW mI k g '2= ，DA o I L V r '=，假设，umL 2=由功耗小于mW 2可假设uA I D 100=从而推出。
由433212o o m o o m r r g r r g =推出20b.2 cascode 放大器第二种理论计算：假设pAp n An L V L V ''=，既Ap An V V = ，由DA o I LV r '=可知o r 均相同，且um L n1=，um L p 2=。
所以由433212o o m o o m r r g r r g =可推出32=n pW W ，其中 DLW m I k g '2=.利用电流公式()2'21OV D V LW k I = ,1M :2.0=OV V2M :3.0=OV V 推出um W um W n n 20,4521==，理论推得um W p 60=B 、软件的使用首先使用capture CIS 画出电路原理图，完成后导出网表；然后用Hspice 仿真网表，检查无错后用CosmoScope 查看波形。
使用Hspice 工具时，对不同的点做扫描可得出精确的结果。
2.设计内容：A 、带有源负载的CS 放大器的网表及原理图1.cs* source DESIGN1C_C1 0 N00306 3pV_V1 N00357 0 5VdcM_Q4 N00357 N00312 N00306 N00357 NVP + L=2u+ x+ AD=80p+ AS=80pM_Q1 N00312 N00312 N00357 N00357 NVP + L=2u+ x+ AD=80p+ AS=80pM_Q3 N00306 N00770 0 0 NVN+ L=5u+ W=9u+ AD=80p+ AS=80pI_I1 N00312 0 DC 50uAdcV_V2 N00770 0 DC 1.55Vdc AC 1Vac.lib 'C:\lib\h05hvcddtt09v01.lib'tt .ac dec 10 1 1g sweep x 1u 100u 1u.end2.网表仿真截图管子饱和程度：3.给定n管的宽长比扫描P管的宽长比4.调试W/L的网表* source DESIGN1C_C1 0 N00306 3pV_V1 N00357 0 5VdcM_Q4 N00357 N00312 N00306 N00357 NVP + L=2u+ W=6u+ AD=80p+ AS=80pM_Q1 N00312 N00312 N00357 N00357 NVP + L=2u+ W=6u+ AD=80p+ AS=80pM_Q3 N00306 N00770 0 0 NVN+ L=5u+ W=9u+ AD=80p+ AS=80pI_I1 N00312 0 DC 50uAdcV_V2 N00770 0 DC 1.55Vdc AC 1Vac.lib 'C:\lib\h05hvcddtt09v01.lib'tt.ac dec 10 1 1g.end5.网表仿真截图管子饱和程度：6.基本CS的开环增益。
频宽。
单位增益频率。
B.cascode的相关网表及原理图1．先调节W/L* source CACOV_Vb N00867 0 DC 2.25VdcV_Vin N00957 0 DC 1.25Vdc AC 1VacM_Q1 N00553 N00957 0 0 NVN+ L=2u+ W=20u+ AD=80p+ AS=80pI_I1 N01102 0 DC 100uAdcM_Q2 N02167 N00867 N00553 0 NVN+ L=2u+ W=10u+ AD=80p+ AS=80pC_C N02167 0 3pM_Q3 N02167 N01102 N00504 N00424 NVP + L=2u+ W=76u+ AD=80p+ AS=80pV_Vdd N00424 0 5VdcM_Q4 N00504 N00527 N00424 N00424 NVP + L=2u+ W=74u+ AD=80p+ AS=80pM_Q5 N00527 N00527 N00424 N00424 NVP + L=2u+ W=74u+ AD=80p+ AS=80pM_Q6 N01102 N01102 N00527 N00424 NVP + L=2u+ W=76u+ AD=80p+ AS=80p.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt.ac dec 10 1 10g*.dc V_Vin 1 5 0.1 V_Vb 0 4 0.1.op.end2.仿真结果截图3.Cascode 开环增益。
频宽。
单位增益频率。
四、心得体会通过这次微电子课程设计的实践，我认识到了自己的很多不足和缺点。
刚开始我们着手于管子的尺度，后来老师给我们的讲解顺序是先让管子饱和，根据功耗来算电流，我们选择一个相对较小的电流，50uA，这样利于管子饱和。
然后我跟给放大的n管一个相对合理的Vov，这样我们会算出一个相对合理的沟道宽长比，然后根据N管的宽长比，扫p管的W/L，然后再看管子是否饱和，之后看管子在饱和的时候的合适的W/L。
最后选定P管的W/L。
对于带有源负载的cascode放大器，我们本来想用相同的方法，根据算出来的N管，扫P管的W/L。
但是由于cascode的P管有4个，所以这样扫的时间很长，我们就放弃这个方法，我们在算管的N管，然后给个适当的P的W/L，调管子饱和程度，这样在调合适的增益。
由于我的失误，我把Q管的衬底接在该管子的源极上，导致Q1。
Q2饱和时Q3，Q4就不容易饱和，要不就是Q3，Q4饱和，Q1，Q2不饱和，我们又通过调节W/L，但是最终的结果就是Q3不饱和，要不就是Q1，Q2不饱和。
后来求助了老师，老师发现我的原理图有问题，所以才会发生这种情况，当我们知道问题所在之后，我们就会调W/L，然后就很容易的使管子饱和，然后达到我们需要的增益。
这次的课程设计，我们知道了，一点微小的错误就会产生很大的问题，我们要注意细节问题，在问题产生时，要仔细检查原理以及原图，不要对自己过分相信。
当自己所知道的知识都用过之后，还没有改变的情况时，我们要想想是不是原来的原理有问题，这样就不会浪费太多的时间，也能找出问题所在。
五、参考书目：［1］周玲玲，《微电子电路》，电子工业出版社，2008年。