1.4. Требования к содержанию отчета
Отчет по лабораторной работе включает в себя следующие разделы:
Цель и задачи лабораторной работы.
Электрическая схема (заданного варианта), выполненная в САПР Cadence.
Графические зависимости, полученные при моделировании.
Полученные параметры схемы.
Вывод по работе.
1.5. Контрольные вопросы
Опишите последовательность схемотехнического проектирования схемы с общим истоком.
Какие виды анализа вы использовали при моделировании?
Какая нагрузка позволяет достичь максимального коэффициента усиления при прочих равных условиях: резистивная, транзистор в диодном подключении или токовое зеркало?
Лабораторная работа № 2 схемотехническое проектирование дифференциальных усилителей в технологии с проектными нормами 90 нм
2.1. Цель работы: освоить методику схемотехнического проектирования дифференциальных КМОП усилителей в САПР Cadence в технологии с проектными нормами 90нм.
2.2. Методические указания к выполнению работы
Ознакомиться с материалом лекции «Схемотехническое проектирование дифференциальных каскадов усиления».
2.2.1. Контрольные вопросы
Что такое дифференциальное напряжение, синфазное напряжение?
Какие элементы используются в качестве нагрузки дифференциального каскада? Какие из них более предпочтительны и почему?
Какие схемы используются в качестве источника тока для дифференциального каскада?
Назовите основные достоинства дифференциального каскада.
2.3. Лабораторные задания
Собрать схему, приведенную на рис. 2.1. Амплитуда входного синусоидального сигнала 3 мВ. Получить коэффициент усиления А=20. Измерить АЧХ. Написать отчет.
Рис. 2.1. Схема дифференциального каскада усиления с нагрузкой в виде токового зеркала
Пример проектирования дифференциального каскада усиления с идеальным источником тока и резистивной нагрузкой
Собрать схему, приведенную на рис. 2.2. Получить коэффициент усиления А=3. Входной сигнал – синусоидальный, с амплитудой 2 мВ и частотой 100 кГц.
Рис. 2.2. Схема дифференциального каскада с резистивной нагрузкой и идеальным источником тока
Запускаем Cadence (icfb) в папке с библиотекой gpdk090.
Создаем новую библиотеку и вид ячейки schematic. Далее в схемотехническом редакторе Virtuoso Schematic Editing собираем указанную схему.
Задаем параметры элементов с использованием переменных:
W - ширина канала транзисторов дифференциальной пары;
R - сопротивление резистивной нагрузки.
В свойствах резисторов в поле Resistance задаем переменную R, в свойствах источника постоянного напряжения в поле DC Voltage – напряжение питания 1,2 В.
Зададим напряжение смещения входных транзисторов равным 400 мВ, чтобы они находились в режиме насыщения. Для снижения негативного влияния короткоканальных эффектов увеличим длину канала до 200 нм.
Скопируем имена переменных из свойств элементов (Variables -> Copy from Cellview) и установим значения переменных и отображаемые сигналы, как показано на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Окно Analog Design Environment (ADE) с установленными значениями переменных и отображаемыми сигналами
Проведем параметрический анализ по ширине канала входных транзисторов. В окне ADE выбираем Tools -> Parametric Analysis, в окне параметрического анализа жмем Setup -> Pick Name For Variable и в появившемся окне выбираем переменную W. Задаем диапазон изменения ширины канала и шаг изменения: From 10u To 210u, Linear Steps -> Step Size 20u. Добиваемся коэффициента усиления А = 3 при W = 30 мкм.
Временная диаграмма входного и выходного сигналов изображена на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Временная диаграмма входного и выходного сигналов