两级运算放大器
图十三 瞬态仿真图形
2． AC仿真结果
图十四 AC仿真图形
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西安交通大学国家集成电路人才培养基地
3． DC仿真结果
图十五 DC仿真图形
4．输出端电压
由于是两级放大器设计，所以在设计第二级放大器之前必须知道第一级放大器的输出端电压值，这个值将作为第二级放大器的输入共模电压。
点击Result－>Print－>DC Node Voltages
图十六 输出电压值
从图中可以看出第一级的输出电压为2.06V，这将作为第二级的输入电压值。
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两级运算放大器
6. 第二级电路设计步骤
1. 第二级电路设计
按照下图进行电路设计，第二级电路采用共源级放大器。
图十七 第二级电路设计图形
注意：同第一级一样，直接用电压源给出偏置电压，为了以后使用此模块方便，先不要直接给输入加入激励。(将此图生成一个symbol之后再加激励，后面将讲到)。
2. 参数计算
完成了电路图的基本结构之后，接下来就是设计每个元件的参数，这样就需要对各个器件的参数进行分配和计算。从图中的mos管的标号定义：pmos负载管为M1，M3，model name为p33；nmos输入管为M0，M2，model name为n33。 1) 电流的分配
总的电流为IDS＝16.50mW/3.3V＝5mA。给第一级分配3mA电流，第二级分配2mA电流。对于第二级而言两条支路也是完全对称，所以给每条支路分配1mA的电流，即所有mos的电流均为1mA。 2) 过驱动电压的分配
由于所有mos管流过的电流是相等的，均为1mA，所以考虑分配给pmos管的过驱动电压一般要大于分配给nmos管的过驱动电压，此处给pmos管分配0.35V过驱动电压，而给nmos管分配0.3V过驱动电压。 3) 宽长比的确定
使用饱和区的电流－过驱动电压的关系：
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Nmos管： IDS＝1/2unCOX（W/L）（VGS－Vth）2＝1/2un COXVOD2
＝>（W/L）=( unCOX VOD2) /(2 IDS)
Pmos管： IDS＝1/2upCOX（W/L）（VGS－Vth）2＝1/2upCOXVOD2
＝>（W/L）=(upCOX VOD2) /(2 IDS)
根据公式可得所有mos管的宽长比，分别为： （W/L）1，3＝121.7236；（W/L）0。2＝338.3877。
根据上面求出的宽长比确定宽度和长度。由于使用工艺库，取L＝350nm，但是此处我们为了得到更加高的增益，将这四个mos管的宽长同时加倍，取L＝700nm，同样可以得到各种W值W1，3＝85.21um，W0，2＝59.22*4um。
在对每个mos管进行宽长比设置时，添加model name。 4) 分配初始偏置电压值
同样mos管阈值电压的初始值由工艺库中给定，pmos管的阈值电压为Vth＝－0.663V，nmos管的阈值电压为Vth＝0.713V。
i).nmos管M1，M3的过驱动电压为VOD1＝VOD3＝0.3V，而Vth＝0.713V，则偏置电压源电压为V0＝0.713V＋0.3V＝1.013V。
ii).pmos管M0，M2（输入管的偏置直流电压部分）是由第一级的输出电压决定。 根据给定的初始的偏置电压给各个负载电压源加值。 3. 生成symbol图形
跟第一级的方法相同，对于第二级共源级电路生成它的symbol图形，然后对这个symbol加激励。
建立的symbol的图形(可以改变图形形状)，如下图所示：
图十八 生成的symbol图形
4. 加入激励
生成一个新的cell view作仿真，此处起名为sim_two-Amp2，易于统一名称。
Cell view的生成同上所述，在cell view的设计过程中加入刚刚设计的第二级共源放大器作为仿真模型，对其输入端加激励，如下图所示：
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两级运算放大器
图十九 加入激励后的cell view
激励加入后需对所加入的电压源的参数作说明。注意：此处的输入端只用加入一个直流电源部分，不用再加入交流电压。直流电压源的参数设计如下图所示：
图二十 输入vdc电压源设置
Vdc电压源需设定AC magnitude值，这个值是在AC分析中起作用的，取此值为1V，这样就会使输出值就等于增益的大小。
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