Virtuoso運(yùn)放基礎(chǔ)參數(shù)仿真方法(模擬集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程實(shí)驗(yàn)二)

教材:模擬集成電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程 科學(xué)出版社(2015);實(shí)驗(yàn)二

IC617;工藝:tsmc18mmrf;管子3.3V nominal N/PMOS

靜態(tài)工作點(diǎn)仿真
? 先進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)仿真,再進(jìn)行其他仿真,模擬電路需先判斷各器件偏置是否正常。用于確認(rèn)靜態(tài)工作點(diǎn)、進(jìn)行直流參數(shù)掃描(如直流參數(shù)隨W/L的變化)。
· 顯示仿真結(jié)果:ADE中①Result→Annotate→.. 在原理圖中顯示;②Result→Print→..點(diǎn)擊元件,彈出狀態(tài)信息框
·?查看晶體管region:https://blog.csdn.net/qq_40007892/article/details/119568781
ADE中Result→Print→DC operating Points,點(diǎn)擊器件,region= 0,1,2,3,4分別對應(yīng)截止區(qū)、線性區(qū)、飽和區(qū)、亞閾值區(qū)、breakdown,這樣一個(gè)個(gè)看比較慢。連接中的方法二用不了,原因不明。

ICMR(共模輸入范圍)仿真
· 將電路連接成單位增益緩沖器的方式,設(shè)置Vin從0~VDD直流掃描,由于虛短,VINP=VINN,虛短的前提是高增益,才有Vout=Vin,因此輸出跟蹤輸入的輸入的范圍就是ICMR。這種方法忽略了輸出擺幅對ICMR的影響,通常輸出擺幅都比ICMR大。

·?仿真設(shè)置:在ADE中添加掃描的變量,在dc仿真中如下圖設(shè)置,輸出選擇Output→To be plotted→Select on design→選中輸出網(wǎng)線,選中的網(wǎng)線會(huì)變色,隨后按Esc退出選擇

·?Run,結(jié)束后自動(dòng)彈出仿真結(jié)果,ICMR范圍是427.2mV~3.102V;先按a標(biāo)注一個(gè)點(diǎn),再按b標(biāo)注另一個(gè)點(diǎn),可以顯示斜率。


輸出擺幅仿真
·?配置一個(gè)比例放大電路,Rf=10R1,則放大-10倍;對VINP進(jìn)行0~VDD的掃描,觀察輸出線性范圍即可。

·?掃描設(shè)置方式和ICMR仿真相同,得到波形:輸出擺幅是333mV~2.962V;


Av、GB、相位裕度仿真
·?電路:單端輸出差分對(輸入級)+共源放大電路(輸出級),米勒補(bǔ)償

·?分析類型配置:用ac仿真,通常要掃描單位增益帶寬的100~1000倍,看到零點(diǎn)的位置;起始頻率不設(shè)為0,否則Spectre仿真器可能出bug。

· Run,Result→Direct Plot;在這個(gè)界面里,選擇Main Form更自由,選擇下面的選項(xiàng)更方便,比如選AC Gain & Phase,根據(jù)提示依次選擇輸出、反相輸入,可以直接獲得幅頻和相頻,這里用Main Form的方式:

·?幅頻特性:voltage→Differential Nets→dB20→原理圖上,依次選擇輸出端和Vin-
·?相頻特性:voltage→Differential Nets→phase→原理圖上,依次選擇輸出端和Vin-
·?按m添加Marker,按v和h分別添加豎線和橫線,查看低頻增益、3dB帶寬、相位裕度;低頻增益=68.6dB,3dB帶寬為15.75kHz(未達(dá)設(shè)計(jì)目標(biāo)),相位裕度為47.5deg(有點(diǎn)危險(xiǎn))


SR(轉(zhuǎn)換速率)
·?ScanRate V/s,輸出隨輸入翻轉(zhuǎn)的速度,配置成一個(gè)單位增益緩沖器,在VINP設(shè)置一個(gè)脈沖輸入(vpulse),觀察輸出的瞬態(tài)波形。跟ICMR測試相比,注意要加上負(fù)載CL(值根據(jù)設(shè)計(jì)需求設(shè)定,這里是500fF)。

·?脈沖輸入的擺幅不超出工作范圍,階躍時(shí)間設(shè)置為很小的值,周期根據(jù)需求選擇:

·?設(shè)置仿真類型為tran,精度根據(jù)需求選擇,可以直接不選。Output選擇輸入、輸出波形,方便對比:

·?觀察波形,先按a再按b,分別選擇兩個(gè)點(diǎn),自動(dòng)顯示斜率,SR取斜率最大處;上升和下降沿要分別求SR。上升沿SR為41.3MV/s,下降沿SR為36.6MV/s

其他
溫度選擇:ADE的Setup→Temperature一般的模擬電路初步仿真時(shí)用25°C即可,對基準(zhǔn)源之類的電路要掃描溫度。
仿真采用的工藝模型:ADE的Setup→Model Libraries,不同仿真器的Model文件格式不同,通常常用仿真器的模型文件都會(huì)提供,并且按照仿真器目錄存放。如圖hspice、spectre是不同的仿真文件,可以參考https://blog.csdn.net/zui_ying/article/details/122246421的報(bào)錯(cuò)SFE-23。

點(diǎn)擊下圖按鈕可以查看文件內(nèi)容,可以知道m(xù)odel文件內(nèi)含有哪些模型
