苏州科技学院天平学院本科生毕业设计(论文)
取与电源Vdd相连的电压源V0的电压为3.3V,假设共源放大器的静态工作电流大小ID是10uA,静态工作电压为0.5Vdd,从而固定电阻RD?即图中的电阻R0。设置参数的方法如下图2.4所示。
0.5Vdd?165K?,Id
图2.4 电阻负载单管共源放大器中电阻值的设置
然后在输入电压端做DC扫描,首先我们将PMOS的W/L的尺寸设置为1.8um,即取W=1.8um,L=10um。下面我们开始对输入电压做DC扫描,分析的内容就是将输入电压的范围从0V逐渐变化到3.3V(Vdd),输出电压的变化从0变化到
Vout?VSS?IDRD。当Vgs不断变小,MOS开启越大,Id越大,输出电压降低。最终扫描的结果如图2.5。
图2.5 DC扫描输出端的电压变化
由于选择的尺寸较小,本次扫描结果显示的不够理想(但不影响接下来的实验结果)。用软件中的十字坐标来确定某个输出电压所对应的输入电压值(尽量选择中
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间点,因为此时为允许输入摆幅最大):
图2.6 静态工作点的选取
如图2.6所示当输入电压为1.088V时,Vsg= 3.3-1.088=2.212V,输出电压为0.917V,Vsd=3.3-0.917=2.383V,我们就取这个偏置的情况进行讨论。将输入电压源的电压值改为1.088V。静态工作情况显示如下:
图2.7 静态工作点参数
综上为电阻为负载的共源放大器的直流偏置情况设置和显示,交流增益的情况将在
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之后的改变参数的过程中进行讨论。
接下来我们讨论AC分析(交流小信号仿真),分析设置参数如图2.8所示:
图2.8 AC分析的软件设置
其中AC magnitude表示1个单位的交流小信号电压,选择1V主要是为了之后在仿真结果中更加容易的读出增益的大小。开始和截止的频率设置为1Hz~1GHz。运行之后的输出结果为:
图2.9 AC分析的仿真结果
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此时低频小信号的增益约为1.049倍。然后用ac扫描做频谱分析(选择dB20显示)如下图:
图2.10 AC扫描的频谱软件设置
取-3dB的时所对应的频率值(即带宽), 得到WB(带宽)为714.66MHz。
图2.11 AC扫描的幅频特性仿真带宽结果
此时的结果是否正确我们接下来使用时域瞬态仿真来验证。首先将共源放大器的Vdc删除用Vsin信号源代替,并设置静态工作电压和幅度与频率:
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图2.12 时域瞬态仿真电路原理图
图2.13 时域瞬态仿真参数设置
瞬态仿真结果如下:
图2.14 时域瞬态仿真结果
分别选定输入和输出信号的峰峰值可以看出将1.989V的信号放大为2.0872V,放大倍数为1.049 倍,与ac仿真的结论一致。
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