集成电路设计基础实验报告 本文关键词：集成电路设计，实验，基础，报告
集成电路设计基础实验报告 本文简介：集成电路设计基础实验报告专业：电子信息工程班级：姓名：学号：电子与信息工程学院实验一Tanner软件的安装和使用一、实验目的1．掌握Tanner的安装过程。2．了解Tanner软件的组成及使用。3．掌握使用S-Edit和T-Spice对nMOS管的I-V特性仿真的方法。二、实验仪器计算机一台。三、实
集成电路设计基础实验报告 本文内容：
集成电路设计基础实验报告
专业：
电子信息工程
班级：
姓名：
学号：
电子与信息工程学院
实验一
Tanner
软件的安装和使用
一、实验目的
1．掌握Tanner
的安装过程。
2．了解Tanner
软件的组成及使用。
3．掌握使用S-Edit
和T-Spice
对nMOS
管的I-V
特性仿真的方法。
二、实验仪器
计算机一台。
三、实验内容
1.1
tanner的安装
Tanner
软件的安装是比较简单的，主要分为安装和安装license
两部分。
第一步，双击安装文件夹…/Tanner
L-EDIT
11.1
下的setup.exe
文件，得到安装向导，按默认选项，依次点击“下一步”，直至安装完成。
第二步，将…./Tanner
L-EDIT
11.1/crack
文件夹下的所有文件复制到安装目录utilities
下，然后双击运行其中的crack.bat
文件安装license，得到相应的界面，然后点击“instance”，安装成功之后点击“exit”。至此，tanner
就安装成功了。在桌面上就会看到快捷方式，分别对应tanner
pro
软件的五个功能模块。
1.2
nMOS管I-V特性
（1）打开S-Edit
程序。（2）另存新文件。（3）环境设置。（4）编辑模块。(5)
浏览元件库。（6）从元件库引用模块。（7）编辑电路。（8）加入联机。（9）加入输入端口与输。（10）模块重命名出端口。（11）加入工作电源。(12)
加入输入信号。(13)
编辑Source_v_dc
对象。(14)
输出成SPICE
文件。(15)
加载包含文件。(16)
分析设定。(17)
输出设定。(18)
进行仿真。（19）观看结果。
四、实验结果
1.最终绘制出的电路图如下：
2.经过设定，最终完成的网表如下：
3.仿真结果曲线如下：
上图为N型MOS管的IV特性曲线，输入为栅源电压，单位为V；输出为漏电流，单位为mA。输入从0到5V线性扫描，得到上图曲线。
五、思考题
1.
此时M1的工作状态为饱和区，漏电流的表达式为：
2.
分别采用另外两种不同的器件模型ml1_typ.md和ml5_20.md进行了仿真，仿真结果中漏电流的变化趋势基本相同，但是数值有所差异。原因分析：模型文件中包括电容电阻系数等数据，模型不同，相应数据也就不同，计算结果数值当然会有差异。
3.改变M1的宽长比后，同样，变化趋势基本相同，但是数值有所差异，且输出与宽长比的数值呈现正比例关系。原因分析：漏电流的表达式中含有W/L，及宽长比，所以宽长比的变化必然会引起漏电流输出的变化。
实验二
单级放大器性能仿真
一、实验目的
1、掌握电阻负载、带源极负反馈的共源级的性能仿真方法。
2、掌握源跟随器、共源共栅级的性能仿真方法。
二、实验内容及相应结果
2．1
电阻负载的共源级
（1）画电路图。（2）加入电源电压和输入电压，其中电源电压为3V（将电源电压名为vvdd），输入电压为1V（将输入电压改为vvin），电阻值为1K欧，晶体管的栅宽为100u，栅长为1u。画完的电路图如下：
（3）生成spice文件，并且加入include命令、DC
transfer
sweep命令（vvin从0到3V扫描，步长为0.02）、输出直流电压vout命令。
（4）仿真，结果如下：
图中横轴为栅源电压，纵轴为漏源电压，单位都是V。输入从0到3V进行步长为0.02V的扫描，得到上图曲线。
2.2
带源级负反馈的共源级
（1）画电路图。（2）加入电源电压和输入电压，其中电源电压为3V（将电源电压名为vvdd），输入电压为1V（将输入电压改为vvin），负载电阻值为1K欧，源级电阻为50欧，晶体管的栅宽为100u，栅长为2u。画完的电路图如下：
（3）生成spice文件，并且加入include命令、DC
transfer
sweep命令（vvin从0到3V扫描，步长为0.02）、输出直流电压vout命令。
（4）仿真，结果如下：
图中，横轴为栅端电压，纵轴为漏端电压，单位都是V。输入从0到3V进行步长为0.02V的扫描，得到上图曲线。
2.3
源跟随器
（1）画电路图。（2）加入电源电压和输入电压，其中电源电压为3V（将电源电压名为vvdd），输入电压为1V（将输入电压改为vvin），源级电阻为5000欧，晶体管的栅宽为22u，栅长为2u。画完的电路图如下：
（3）生成spice文件，并且加入include命令、DC
transfer
sweep命令（vvin从0到3V扫描，步长为0.02）、输出直流电压vout和vin命令。
（4）仿真，结果如下：
图中，栅端为输入端，源端为输出端，上端的线为输入电压的变化，下方的曲线为输出电压的变化趋势，可以看出，输出电压在跟随着输入电压而变化，这体现了源跟随器的特性。
2.4
共源共栅级
（1）画电路图。其中电压源名称改为vb，电压值改为2.5V。（2）加入电源电压和输入电压，其中电源电压为3V（将电源电压名为vvdd），输入电压为1V（将输入电压改为vvin），负载电阻为5000欧，共源管的栅宽长比为100/1u，共栅管的栅宽长比为20/1u。画完的电路图如下：
（3）生成spice文件，并且加入include命令、DC
transfer
sweep命令（vvin从0到3V扫描，步长为0.02）、输出直流电压vout和共源管的漏端电压（即网表中的N1点）命令，结果如下：
（4）仿真，结果如下：
图中，上方的曲线为输出电压，下方的曲线为共源管的漏端电压，即网表中的N2点。
（5）修改网表文件，将直流扫描电压源由vvin改为vvdd，然后输出N1节点的电压，仿真结果如下：
此曲线为vvdd从0到3V进行扫描时N1点（我所做图中的N2点）电压的变化情况。
三、思考题
1.图2.8中函数比2.4中的最低值要低，而且2.8中的函数下滑段是比2.4时间长的，水平段同样比2.4长。原因分析：图2.8中加入了源级电阻并且宽长比减小，作为以电阻为负载的共源级，当其他参数为常数的时候，通过减小W/L都可以提高Av的幅值。较大的器件尺寸会导致较大的器件电容，较高的Vrd会限制最大电压摆幅。
2.当电阻值改为1k时，源极输出电压跟随输入的速度减慢，体现了跟随能力的降低。原因分析：当其他参数不变的时候，源极电阻的增大时会使输出节点的时间常数更大。
3.N1节点处的电压随着vvdd的增加不断增加，但是增加的幅度开始阶段比较缓慢，后期增加迅速，这是因为后期的时候，vvdd的电压基本上等于节点处的电压，而初期阶段还受到其他参数的影响，从而使节点处的电压与vvdd成正比，但是后来由于MOS管的影响成二次幂形式。
实验三
差动放大器性能仿真
一、实验目的
1、复习基本差动对的电路结构、特点及工作原理。
2、学会使用tanner软件对差动放大器的基本性能进行仿真。
二、实验内容及相应结果
（1）画电路图。图中的电阻阻值均为5K欧。Mos管的宽长比采用默认值。恒流源为source_i_dc，名字改为Iss，电流值为500uA。
（2）加入输入电压源，输入电压源为正弦电压源（即source_v_sine），in1输入端电压源名字改为vin1，in2输入端电压源名字改为vin2，两者振幅（amp）为默认值0.5，频率改为100，vin1的相位为0，vin2的相位（phase）改为180，其他所有参数均为0。vin1和vin2的下端共同连接一个直流电压源（即source_v_dc），名称改为vdc，电压值为1.5V。电源电压仍为3V。画完的电路图如下：
（3）生成spice文件，并且加入include命令、瞬态扫描命令（扫描时间为0.1秒，步长为0.001）、输出差动输入in1和in2及差动输出out1和out2，最终输出网表如下：
（4）仿真，结果如下：
此图为差动放大器的差动输入电压曲线和相应的输出电压曲线，幅度小的为输入，幅度大的为输出。
将各个曲线展开得到下图，这样可以更清楚地比较输入和输出曲线。
图中，第一条和第三条曲线为输入差动信号，第二条和第四条曲线为输出差动信号。
（5）将网表文件中的vdc电压值改为0.5V，将vin1和vin2的振幅改为1.5V，然后再进行仿真，得到的结果如下：
从此图可看出：输出电压产生了失真。
（6）输入输出特性分析。将vdc的电压值改为0.5V，vin1和vin2的频率值由100改为0，然后对vin1进行直流电源线性扫描（扫描范围从-3V到3V，步长为0.02），输出电压为v（out1，out2）（即输出中选Voltage，节点为out1，参考点为out2），网表文件如下：
仿真后的结果如下：
三、思考题
实验四
两级运放性能仿真
一、实验目的
1、复习CMOS运算放大器的电路结构及工作原理。
2、学习两级运放的性能仿真方法。
二、实验内容
（1）画电路图。（2）加入电源电压，并修改电路参数。电源电压为5V，in1和in2对地电压为直流电压1.5V和正弦波电压0.01V，并且两个正弦波电压相位相差180。电容为相位补偿电容，值为5pF。画完的电路图如下：
（3）输出第一级放大器和第二级放大器的输出波形。输出网表，加入include命令，“.tran/op
1m
40m
method=bdf”命令和“.print
tran
v(N3)
v(out)”（N3节点是指M2管的漏极节点即第一级放大器的输出）命令，完整的spice文件如下：
（4）仿真结果如下：
三、思考题
实验五
放大器频率特性仿真
一、实验目的
1、复习CMOS单级放大器和差动放大器的频率特性。
2、学习单级放大器和差动放大器的性能仿真方法。
二、实验内容及相应结果
2.1
电阻负载共源级的频率特性
（1）画电路图，其中电源电压为5V，电阻值为5000欧，输入电压为直流电压2.0V和交流电压（即source_v_ac器件，振幅（mag）为0.1V，vdc为0.5V），MOS管的栅宽/长为100/10u。画完的电路图如下：
（2）输出网表文件，然后加入include命令，交流频率扫描“.ac
dec
5
10meg
10G”（dec表示以10为底的对数频率扫描，5表示每个频率的十进数间包括5个点，10meg
10G表示扫描频率从10MHz到10GHz），输出命令“.print
ac
vm(out)”（vm表示输出电压的幅度），完整网表：
（3）仿真结果如下：
图中，横轴为输入电压频率，纵轴为输出电压幅度，显示了电阻负载共源放大器的频率特性。信号频率不宜太低。
2.2
源跟随器的频率特性
（1）画电路图，其中电源电压为3V，电阻值为5000欧，输入电压为直流电压1.0V和交流电压（即source_v_ac器件，振幅（mag）为0.1V，vdc为0.5V），MOS管的栅宽/长为100/10u。画完的电路图如下：
（2）输出网表文件，然后加入include命令，交流频率扫描“.ac
dec
5
10meg
10G”，输出命令“.print
ac
vm(out)”，完整网表如下：
（3）仿真结果如下：
（4）也可以以分贝的形式输出，只需将输出语句改为“.print
acvdb(out)”即可。仿真结果：
2.3
共源共栅放大器的频率特性
（1）画电路图，其中电源电压为3V，电阻值为5000欧，输入电压为直流电压1.0V和交流电压（即source_v_ac器件，振幅（mag）为0.1V，vdc为0.5V），两个MOS管的栅宽/长为100/10u，共栅管的栅压为2.5V。画完的电路图如下：
（2）输出网表文件，然后加入include命令，交流频率扫描“.ac
dec
5
10meg
10G”，输出命令“.print
ac
vdb(out)”，完整网表如下：
（3）仿真结果如下：
2.4
基本差动对的频率特性
（1）画电路图，其中电源电压为3V，输入电压为直流电压1.5V和交流电压（即source_v_ac器件，振幅（mag）为0.1V，vdc为0.5V，相位为180），尾电流为500uA。
（2）输出网表文件，然后加入include命令，交流频率扫描“.ac
dec
5
10meg
10G”，输出命令“.print
ac
vdb(out)”，完整网表如下：
（3）仿真结果如下：
三、思考题
1.
将图5.2中的MOS管宽度改为10u，再进行仿真，给出仿真结果为：