dsd11-12 / dsd-11=ТКС / tks=labs / VCO_draft

Лабораторная работа №1.

Тема: Моделирование генератора, управляемого напряжением.

Задание:

1.Создать библиотеку с названием DSD11.

2.В графическом редакторе Virtuoso создать представление vco schematic по электрической схеме, приведенной на рис.1. Выводы обозначить следующим образом: питание Vdd, земля Gnd, вход VCO, выходы OUT1,

OUT2.

Gnd

Рис.1. Электрическая схема генератора, управляемого напряжением.

3. Создать символьное представление рис.2.

Vdd OUT1

VCO

Gnd OUT2

Рис.2 Символьное представление ГУН.

4. Создать описание vco_test для моделирования переходных характеристик по программе Spectre (рис.3).

Рис.3. Схема тестовых воздействий для моделирования.

5. В окне Affirma Analog Environment задать режимы моделирования.

Считать заданными Vdd=2.5v, Lmin=0.18u, W1=W2=1u, W3=W4=0.4u.

Варианты исходных данных по списку группы.

Рассчитать емкость конденсатора для получения заданной частоты f0. Период колебаний такого мультивибратора определяется временем

перезаряда конденсатора С1, током стока Ic транзисторов М5(М6), работающих в режиме источников тока:

T = ∆t1 + ∆t2

Поскольку схема симметричная не забудьте задать начальные условия для уровней выходного напряжения: в окне Affirma Analog Environment – Simulation – Convergence - Initial Condition задаются напряжения на выходах.

6. Выполнить параметрический анализ по изменению напряжения Vvco. Построить зависимость частоты выходных импульсных напряжений от величины входного напряжения (рис.4). Определить линейный диапазон изменения входного напряжения и частоты выходного сигнала. Определить коэффициент передачи ГУНа.

Рис.4. Передаточная характеристика ГУНа.

7.Выполнить параметрический анализ по разбросу напряжения питания Vdd = 2v; 2.5v; 2.7v. Рассчитать коэффициент передачи ГУНа для каждого варианта.

8.Выполнить параметрический анализ в диапазоне изменения температуры temp = -40o; 25 o ; 125 o. Рассчитать коэффициент передачи ГУНа для каждого варианта.

Принцип работы схемы.

На рис.5 показаны временные диаграммы напряжений. Предположим, что открыт транзистор М2, а транзистор М1 соответственно закрыт. Тогда через транзисторы М2 и М4 протекает ток равный IC5+IC6(равен 2IC, если транзисторы М5,М6 одинаковые), т.к. ток IC5 перезаряжает конденсатор С1. На выходе OUT2 напряжение определяется, как Vdd-2UПОР. Транзистор М3 открыт, но поскольку ток через него не протекает, то на выходе OUT1, будет напряжение Vdd-UПОР. Напряжение на стоке М5 определяется через

транзисторы М1 и М4 и составляет Vdd-2UПОР, а на стоке М6 через

транзисторы М4 и М1 изменяется от Vdd-UПОР доVdd-3UПОР. Таким образом конденсатор С1 разряжается на 2UПОР. Как только напряжение на истоке

транзистора М1 достигает Vdd-3UПОР, он открывается, а транзистор М2 закрывается. Теперь ток стока транзистора М6 будет заряжать конденсатор С1 током IC6. Поскольку динамические параметры транзисторов хорошие, то переключение происходит быстро. Выходные напряжения изменятся - на

выходе OUT1 будет Vdd-2UПОР, а на выходе OUT2 будет Vdd-UПОР. Напряжения на обкладках конденсатора составят: на стоке М5 будет Vdd-

2UПОР, а на стоке М6 Vdd-UПОР.

Содержание отчета о выполнении работы.

1.Предварительный расчет значения емкости С1.

2.Распечатка схемы мультивибратора.

3.Распечатка тестовой схемы.

4.График передаточной характеристики ГУН.

5.Определение коэффициента передачи ГУН.

6.График зависимости частоты ГУН от разброса напряжения питания. Определение коэффициента передачи ГУН.

7.График зависимости частоты ГУН от разброса температуры. Определение коэффициента передачи ГУН.

8.Распечатка временных диаграмм для номинального питания и нормальной температуры при Vvco0.