Лабораторная работа №4.
Исследование частотных характеристик аналогового элемента.
Задание.
1. Создать в графическом редакторе Virtuoso схемное описание – analog (schematic) усилительного элемента. Ввести размеры транзисторов, указанные в таблице 1. Задать напряжение источника питания Vdd=3В. Обозначить выводы элемента вход-IN, (VG); выход-OUT; питание-Vdd .
|
Vdd |
Vdd |
|
|
M1 |
|
M1 |
|
|
Wp |
|
|
Wn |
|
|
|
|
Lp |
|
|
Wn |
|
|
|
Ln |
|
|
|
Ln |
|
|
|
OUT |
IN |
OUT |
|
M2 |
|
M2 |
|
Wn |
|
|
IN |
|
Wn |
|
Ln |
|
||
|
Wn |
||
|
|
|
Ln |
|
|
|
Ln |
Gnd |
|
Gnd |
|
|
|
|
|
|
а) |
|
б) |
|
Vdd |
Vdd |
|
|
M1 |
|
M1 |
VG |
Wn |
IN |
Wn |
Wn |
Wn |
||
|
Ln |
|
Ln |
|
Ln |
|
Ln |
|
OUT |
|
OUT |
|
M2 |
|
M2 |
|
Wn |
|
Wn |
IN |
Wn |
VG |
Wn |
Ln |
Ln |
||
|
Ln |
|
Ln |
|
Gnd |
Gnd |
|
|
в) |
г) |
|
Рис.1. Электрическая схема логического элемента: а – 2И-НЕ, б – 2ИЛИ-НЕ
2.Получить символ аналогового элемента. Выполнить редактирование
символа.
3.Выполнить моделирование передаточной характеристики (dc) для элемента в cell analog_test1. Описание тестовой схемы дополняется
источниками |
напряжения |
питания Vdd, VG и |
входными |
источниками |
напряжения |
VIN. Для их |
описания используется |
элемент из |
библиотеки |
analogLib vsource, для vdd тип-dc, voltage=3v; для VG тип dc значение указано в
таблице 1; для VIN тип-dc, voltage=1 v. Для получения передаточной характеристики используется анализ по постоянному току (dc) по входному напряжению VIN.
4.С помощью калькулятора продифференцировать передаточную характеристику и определить входное постоянное смещение в рабочей точке (точка с максимальным коэффициентом усиления).
5.Ввести переменный параметр Wp ширину нагрузочного транзистора М1. Выполнить параметрический анализ для получения максимального коэффициента усиления.
6.Выполнить моделирование частотной характеристики (ac) для элемента (рис.3) в cell analog_test2. Описание тестовой схемы дополняется входными источниками напряжения VINdc VINac. Для их описания используется элемент из библиотеки analogLib vsource, для VINdc тип-dc, voltage = значение входного постоянного смещения, полученного в 4 пункте; для VINac тип-ac, voltage=1 v. Для получения амплитудно-частотной характеристики используется анализ по переменному сигналу (ac).
7.Получить с помощью калькулятора амплитудно-частотную характеристику в децибеллах и фазо-частотную характеристику.
8.По полученным характеристикам определить измеряемые динамические параметры с помощью курсора и калькулятора. Заполнить таблицу.
Параметр |
|
|
AU |
|
|
|
fгр |
φ |
|||||||||||||
OUT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
VDD |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
VG |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cн=1пФ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VINdc |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.2. Тестовая схема для получения передаточной характеристики.
VDD
VG |
Cн=1пФ |
|
VINdc
VINac
Рис.3 Тестовая схема для получения частотных характеристик.
Таблица 1. Индивидуальное задание.
№ п/п |
Фамлилия |
Ширина n-МОП |
Длина n-МОП и |
Cхема |
|
|
И.О. |
транзистора, |
p-МОП |
рис.1 |
VG[В] |
|
|
W [мкм] |
транзистора, |
|
|
|
|
|
L [мкм] |
|
|
1 |
|
0.4 |
0.18 |
а |
|
2 |
|
0.54 |
0.18 |
б |
|
3 |
|
0.72 |
0.18 |
в |
2 |
4 |
|
0.9 |
0.18 |
г |
1 |
5 |
|
1.08 |
0.18 |
а |
|
6 |
|
1.26 |
0.18 |
б |
|
7 |
|
1.44 |
0.18 |
в |
2 |
8 |
|
1.62 |
0.18 |
г |
1 |
9 |
|
1.8 |
0.18 |
а |
|
10 |
|
1.98 |
0.18 |
б |
|
11 |
|
2.16 |
0.18 |
в |
2 |
12 |
|
2.34 |
0.18 |
г |
1 |
13 |
|
2.52 |
0.18 |
а |
|
14 |
|
2.7 |
0.18 |
б |
|
15 |
|
2.88 |
0.18 |
в |
2 |
16 |
|
3.06 |
0.18 |
г |
1 |
17 |
|
3.24 |
0.18 |
а |
|
18 |
|
3.42 |
0.18 |
б |
|
19 |
|
3.6 |
0.18 |
в |
2 |
20 |
|
3.78 |
0.18 |
г |
1 |
21 |
|
3.96 |
0.18 |
а |
|
22 |
|
4.14 |
0.18 |
б |
|
23 |
|
4.32 |
0.18 |
в |
2 |
24 |
|
4.34 |
0.18 |
г |
1 |