设计二级跨导放大器
要求Ad>80dB,电源电压2.7倍,GB〉5M,Cl=10pF,SR>10V/us,输出电压摆幅>2V,ICMR:1~2V,CMRR>70dB
1.新建工程,绘制电路图
2.因为Cc>0.22Cl,且Cl=10pF
所以取Cc=3pF
所以IdN3>=SR*Cc=25uA,我们取30uA
3.因为ICMR:1~2V
所以Vin=(1V+2V)/2=1.5V
扫描Vth与Vbs的关系,结果为
所以VdsatN3=0.6628mV
4. 设VA=0.6628V,扫描MN3的宽长比,使IdN3=30uA,扫描结果为
所以w=23.95u
5.设定MP1的VonP1=0.2V,Vcc=3V,所以MP1的Vg=Vcc-(Von+VthP1)=3V-(0.2V+0.67V)=2.13V。
扫描MP1的宽长比,使IdP1=30uA/2=15uA,扫描结果为
所以W=22.08u
7. MN1的s端设定为VA=0.6228V,扫描MN1的宽长比,使d端的电压为开始设定的2.13V,扫描结果为
所以W=10.95u
8.因为Itot<1/2.7=370uA,所以IdN4<370uA-30uA=340uA
又因为gmP3>10gmN2,查表可知,gm/IdN≈14.5,gm/IdP≈12,所以IdP3〉10*14.5*15uA/12=181.25uA,所以选择IdP3=200uA。
因为输出摆幅>2,最大输出电压3-0.2V=2.8V和最小输出电压0.2V满足条
件,所以设静态输出电压为(2.8V+0.2V)/2=1.5V扫描MN4的宽长比,使IdP3=200uA,扫描结果为
此时W=134.38u
9.扫描MP3的宽长比使输出电压为1.5V,扫描结果为
此时W=224.25u
10.各偏置和宽长比设置完后,进行Bias Point,结果为
符合要求
11.进行AC sweep扫描电路的放大倍数,结果为
Ad=77.618dB<80dB,不符合条件,需要进行修改
12.因为Ad=gm*r0,所以尝试使MN4、MP3的L=2u,查表得此时的gm/IdP=10.3 所以IdP3>10*14.5*15uA/10.3=211.165uA,又因为IdN4<340uA
所以取IdP3=250uA
静态输出电压不变,扫描MN4、MP3的宽长比,得到的结果为
MN4的宽w=233.65u
MP3的宽w=463.55u
Bias Point 的结果为
符合要求
13.进行AC sweep扫描电路的放大倍数,结果为
Ad=80.023dB 刚好达到要求
同时扫描放大倍数和相位图,结果为
GB=9.3935M满足条件,PM=53.485不满足条件PM>60 所以修改Cl=4pF,此时Bias Point 仿真结果为
AC sweep仿真结果为
Ad=80.023dB,GB=7.4989M,PM=61.5满足条件14.将输入电压变为共模输入电压
进行AC Sweep 扫描结果为
所以Ac=-5.147dB
所以CMRR=Ad/Ac=80.023dB-(-5.147dB)=85.17dB 15.改变输入电压
进行DC Sweep,扫描输出电压摆幅,结果为
输出摆幅大于2V。