基本两级运放分析与仿真

基本两级运放分析与仿真

分析下图所示两级运放大的指标：

偏置电流与功耗、开环增益、GBW与相位裕度、压摆率、Swing Range、噪声、工艺corner分析、温度特性分析等

建立该放大器的网表文件存储在文件：中。

网表文件：

*subckt opa

.param rzv=1k ccv=1p clv=1p

.subckt opa vip vin vo 0 vdd

m1 1 1 vdd vdd PENH w=12u l=2u m=2

m2 vo1 1 vdd vdd PENH w=12u l=2u m=2

m3 vo vo1 vdd vdd PENH w=12u l=0.6u m=8

mu1 1 vin 2 0 NENH w=12u l=2u m=2

mu2 vo1 vip 2 0 NENH w=12u l=2u m=2

mu3 2 vb 0 0 NENH w=12u l=6u m=1

mu4 vo vb 0 0 NENH w=12u l=6u m=8

mu5 vb vb 0 0 NENH w=12u l=6u m=1

rb vdd vb 100k

rz vo1 3 rzv

cc 3 vo ccv

cl vo 0 clv

cb vb 0 10p

.ends

1.工作点分析

由仿真结果查得电路的功耗是多少？各个mos管的工作区域，以及MOS管

的漏极电流为多少？该放大器的偏置电流为多少？

网表如下：

*opa fivea.sp

.options post=2

.lib '/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib' TT

.include "/home/fzu/example/zuoye/"

xa1 vip vin vo 0 vdd opa

vdd vdd 0 5

vin1 vin 0 dc 2.4876

vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0

.op

.end

（1）电路的功耗：

电路功耗为1.7896mW

（2）各个mos管的工作区域,MOS管的漏极电流,以及放大器的偏置电流：

2.直流分析

仿真该运放的输入输出特性曲线，求小信号增益、输出摆幅（output swing range）

网表如下：

*opa fiveb.sp

.options post=2

.lib '/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib' TT

.include "/home/fzu/example/zuoye/"

xa1 vip vin vo 0 vdd opa

vdd vdd 0 5

vin1 vin 0 dc 2.4876

vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0

.dc vip1 2.484 2.491 0.0001

.end

（1）输入输出特性曲线、小信号增益

（2）输出摆幅

由输入输出特性曲线图可得输出摆幅为：4.9112V-0.01057V=4.90063V

3.交流分析

（调整管子尺寸使运放的增益大于60dB,调整补偿电容使相位裕度大于60）①在没有补偿电阻（Rz），补偿电容(Cc)为1pf的条件下求该放大器单位增

益带宽（GWB）、相位裕度；

网表如下：

*opa fivec.sp

.options post=2

.lib '/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib' TT

.include "/home/fzu/example/zuoye/"

.param rzv=0

xa1 vip vin vo 0 vdd opa

vdd vdd 0 5

vin1 vin 0 dc 2.4876

vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0

.ac dec 100 100 200meg

.print ac vdb(vo) vp(vo)

.end

List文件截图:

由上图有，该放大器单位增益带宽（GWB）为：23.44229MHz,

相位裕度为：180-110.3815=79.6185

②分析没有补偿电阻，补偿电容在（0~5pf）变化的时候对GWB和相位裕度

的影响；

网表如下：

*opa fivec.sp

.options post=2

.lib '/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib' TT

.include "/home/fzu/example/zuoye/"

.param rzv=0

xa1 vip vin vo 0 vdd opa

vdd vdd 0 5

vin1 vin 0 dc 2.4876

vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0

.ac dec 100 10 200meg sweep ccv 0 5p 0.5p

.print ac vdb(vo) vp(vo)

.end

List文件截图:

ccv=0pf ccv=0.5pf

ccv=1pf ccv=1.5pf

ccv=2pf ccv=2.5pf

ccv=3pf ccv=3.5pf

ccv=4pf ccv=4.5pf

ccv=5pf

由上知随着电容增大，单位增益带宽减小，相位裕度增大

③分析补偿电阻在（0~2K）变化，补偿电容为1pf的时候对GWB和相位裕度

的影响。

网表如下：

*opa fivec.sp

.options post=2

.lib '/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib' TT

.include "/home/fzu/example/zuoye/"

xa1 vip vin vo 0 vdd opa

vdd vdd 0 5

vin1 vin 0 dc 2.4876

vip1 vip 0 dc 2.4876 ac 1 0

.ac dec 100 1k 200meg sweep rzv 0 2k 0.2k

.print ac vdb(vo) vp(vo)

.end