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。
MOS管的source和drain是可以对调的，他们都是在P型backgate中形成的N型区。
在多数情况下，这个两个区是一样的，即使两端对调也不会影响器件的性能。
这样的器件被认为是对称的。
2.1 、NMOS特性仿真电路图如下：HSPICE仿真:* Project NMOS* Innoveda Wirelist Created with Version 6.3.5* Inifile :* Options : -h -d -n -m -z -x -c6* Levels :*.prot.lib 'D:\ePD\05model\05model\h05hvcddtt09v01.lib' tt.lib 'D:\ePD\05model\05model\h05hvcddtt09v01.lib' res.lib 'D:\ePD\05model\05model\h05hvcddtt09v01.lib' cap.unprotM1I1 VD VB 0 0 NVN L=1U W=10U M=1 VBS VB 0 1VDS VD 0 5* DICTIONARY 1* GND = 0.options post list.dc VDS 0 5 0.1.op.print i1(M1I1).END仿真波形：仿真得出的数据：subcktelement 0:m1i1model 0:nvnregion Saturatiid 18.6184uibs -4.227e-22ibd -23.6496avgs 1.0000vds 5.0000vbs 0.vth 830.1150mvdsat 125.6460mvod 169.8850mbeta 1.4749mgam eff 894.5056mgm 192.1882ugds 1.2418ugmb 72.1958ucdtot 12.5800fcgtot 24.0149fcstot 31.6174fcbtot 34.8211fcgs 18.4311fcgd 2.8784f参数计算：2n 1()(1+)2D ox GS TH n DS W I C V V V Lμλ=-）（ 12D DS I V ∂=∂2n ()(ox GS TH W C V V L μ-）n λ 由仿真结果可以算出：n λ=0.0352.2 、PMOS 特性仿真电路图如下：HSPICE仿真：* Project PMOS* Innoveda Wirelist Created with Version 6.3.5* Inifile :* Options : -h -d -n -m -z -x -c6* Levels :*.prot.lib 'D:\ePD\05model\05model\h05hvcddtt09v01.lib' tt.lib 'D:\ePD\05model\05model\h05hvcddtt09v01.lib' res.lib 'D:\ePD\05model\05model\h05hvcddtt09v01.lib' cap.unprotM1I1 VDS VGS VDD VDD NVP L=1U W=10U M=1 V1I2 VGS 0 4V1I3 VDS 0 5V1I4 VDD 0 5* DICTIONARY 1* GND = 0.options post list.dc V1I3 0 5 0.1 *V1I2 3.5 5 0.1.op.print i1(M1I1).END仿真得出的数据：subcktelement 0:m1i1model 0:nvpregion Linearid 0.ibs 0.ibd 0.vgs -1.0000vds 0.vbs 0.vth -899.3391mvdsat -136.0660mvod -100.6609mbeta 471.1383ugam eff 384.0716mgm 0.gds 46.9930ugmb 0.cdtot 29.4825fcgtot 30.8144fcstot 30.3463fcbtot 40.6913fcgs 17.7584fcgd 12.8808f参数计算：21()(1+)2D p ox GS TH p DS W I C V V V Lμλ=--）（ 12D DS I V ∂=-∂2n ()(ox GS TH p W C V V L μλ-） 由仿真结果可以得出p λ=0.0729三．电路设计与参数推导3.1电路设计：3.2手工推导参数8n 0.035V 0.7231 1.1710=n TH ox t λμ-===⨯⨯-2，，， 3.830010 8p n 0.0729V 0.906 1.210=2.433424TH ox t λμ-==-=⨯⨯-2，，，10 由库文件可以得到上述除了λn 、λp 外的器件参数，λn 、λp可以由mos 管的仿真得到。
30=2.9510si ox ox C t εε-=⨯ 由性能指标低频开环增益>100，GBW(增益带宽积)，CL=1pf 可得24(ro //ro )100V m A g => 324L 12(ro //ro )C dB BW π= 630102m L g GBW C π=>⨯ 求得64223010 1.884910m L g C π->⨯⨯=⨯我们设计中取42310m g -=⨯。