清华大学：《VLSI设计导论》实验一运算放大器实验

清华大学实验报告 VLSI设计导论计93班刘奕群991407 实验一运算放大器实验 实验目的 1.利用辅助设计工具 Myanalog中的工具 Sched和 Myspace实现一个预算 放大器电路并对其进行计算机模拟分析,了解其电路输入输出在不同工作频率 下的关系。 2.熟悉并初步掌握上述工具软件的使用方法。 二、实验步骤 1、做出实验指示书示的电路图,各MOS管参数设置均如指示书,N型 MOS管衬底接VCC,P型MOS管衬底接ⅤSS,将VSS,VCC,GND和两个 信号输入管脚 INPUT1,INPU2作为输入管脚,信号输出管脚 OUTPUT作为 输出管脚。 利用 Sched做出的电路图如附页图所示: 2、利用做出的电路图,生成子模块如下图示: GND Input OUTPUT Input1 VCC VSS 子模块中包括了上述电路中的各个输入、输出管脚,利用此子模块,可 得如下图所示的总体电路图:

清华大学实验报告 VLSI 设计导论 计 93 班 刘奕群 991407 1 实验一 运算放大器实验 一、实验目的 1．利用辅助设计工具 Myanalog 中的工具 Sched 和 Myspice 实现一个预算 放大器电路并对其进行计算机模拟分析，了解其电路输入输出在不同工作频率 下的关系。 2．熟悉并初步掌握上述工具软件的使用方法。 二、实验步骤 1、做出实验指示书示的电路图，各 MOS 管参数设置均如指示书，N 型 MOS 管衬底接 VCC，P 型 MOS 管衬底接 VSS，将 VSS，VCC，GND和两个 信号输入管脚 INPUT1，INPUT2 作为输入管脚，信号输出管脚 OUTPUT作为 输出管脚。 利用 Sched 做出的电路图如附页图所示： 2、利用做出的电路图，生成子模块如下图示： 子模块中包括了上述电路中的各个输入、输出管脚，利用此子模块，可 得如下图所示的总体电路图：

清华大学实验报告 VLSI设计导论计93班刘奕群991407 VCC OUT 运算放大器 DO 3、由上图在 Sched中产生模拟电路文件,文件代码清单为: CELL2 ★★实★★★★★★★★★实向★实实★实索★★索★实★★南★★索★★★★★ *, GLOBAL OUT GLOBAL GND VCC ★★★★★★★索★★★★★灾★灾★向★责★火★★★★★★★★青 Ⅵ1616 NP GND DO-5 117117 NP GND AC 1M0 XI18117 NP GND OUT 16 NP VCC GND EXP1 CELL SUBCKT EXP1 CELL Input1 InputO OUTPUT VSS VCC GND MI1 2 NND Input 18 PND 12 NND NMOS L=6U W=180U MI2 12 NND 15 NNG VSS VSS NMOS L=10U W=94U MI3 4 PNS 7 PNG VCCVCC PMOS L=10U W=238U M14 19 NNG 18 PNG 14 PNS VCC PMOS L=6U W=196U MI7 VCC I7 PNG 8 PND VCC PMOS L=100 W=238U MI8 18 PND 18 PNG OUTPUT VCC PMOS L=10U W=238U MI9 9 NNG I9 NNG 9 NNS VSS NMOS L=6U W=70U MI10 19 NNS 12 NNG VSS VSS NMOS L=6U W=70U

清华大学实验报告 VLSI 设计导论 计 93 班 刘奕群 991407 2 3、由上图在 Sched 中产生模拟电路文件，文件代码清单为： CELL2 ************************************************ *.GLOBAL OUT *.GLOBAL GND VCC ************************************************ VI16 I16_NP GND DC -5 VI17 I17_NP GND AC 1M 0 XI18 I17_NP GND OUT I16_NP VCC GND EXP1_CELL ************************************************ .SUBCKT EXP1_CELL Input1 Input0 OUTPUT VSS VCC GND MI1 I2_NND Input0 I8_PND I2_NND NMOS L=6U W=180U MI2 I2_NND I5_NNG VSS VSS NMOS L=10U W=94U MI3 I4_PNS I7_PNG VCC VCC PMOS L=10U W=238U MI4 I9_NNG I8_PNG I4_PNS VCC PMOS L=6U W=196U MI7 VCC I7_PNG I8_PND VCC PMOS L=10U W=238U MI8 I8_PND I8_PNG OUTPUT VCC PMOS L=10U W=238U MI9 I9_NNG I9_NNG I9_NNS VSS NMOS L=6U W=70U MI10 I9_NNS I12_NNG VSS VSS NMOS L=6U W=70U

清华大学实验报告 VLSI设计导论计93班刘奕群991407 MI12 12 NNG 112 NNG VSS VSS NMOS L=6U W=70U Cl15 OUTPUT GND 1OP MI16 VCC I7 PNG 18 PNG VCC PMOS L=10U W=16U MI17 8 PNG 120 NND VSS VCC PMOS L=10UW=16U MI18 VCC 7 PNG I7 PNG VCC PMOS L=100 W=64U MI19 7 PNG 120 NND 120 VCC PMOS L=10U W=16U MI20 20 NND 15 NNG VSS VSS NMOS L=8U W=12U M21 VCC 5 NNG 5 NNG VCC PMOS L=36U W=8U MI5 15 NNG 15 NNG VSSVSS NMOS L=8U W=8U MI11 OUTPUT 9 NNG 12 NNG VSS NMOS L=6U W=70U MIO 14 PNS Input1 12_ NND 12_ NND NMOS L=6U W=180U ENDS EXP1 CELL ★★★★★索★★★★★★★灾火灾食★★★灾★火食责★★★灾灾★★★ ★★★★★★★★★★★★★★★★角★★★★★★★★★★★责★★★南★★ vcc vcc o dc 5 o dc o model nmosnmos level=2 model PMos Pmos level=2 4、将上述文件在 Myspace中进行模拟电路测试,模拟参数选择:频率为1 100 meghz,ⅤAC的幅值为1MV,Ⅴss大小为-5V,模拟得到的输出量 OUT大小和相位曲线分别如图示,其中纵坐标为幅值和相位值的大小,横坐标 Bout Volt 为频率

清华大学实验报告 VLSI 设计导论 计 93 班 刘奕群 991407 3 MI12 I12_NNG I12_NNG VSS VSS NMOS L=6U W=70U CI15 OUTPUT GND 10P MI16 VCC I7_PNG I8_PNG VCC PMOS L=10U W=16U MI17 I8_PNG I20_NND VSS VCC PMOS L=10U W=16U MI18 VCC I7_PNG I7_PNG VCC PMOS L=10U W=64U MI19 I7_PNG I20_NND I20_NND VCC PMOS L=10U W=16U MI20 I20_NND I5_NNG VSS VSS NMOS L=8U W=12U MI21 VCC I5_NNG I5_NNG VCC PMOS L=36U W=8U MI5 I5_NNG I5_NNG VSS VSS NMOS L=8U W=8U MI11 OUTPUT I9_NNG I12_NNG VSS NMOS L=6U W=70U MI0 I4_PNS Input1 I2_NND I2_NND NMOS L=6U W=180U .ENDS EXP1_CELL ************************************************ ************************************************ vcc vcc 0 dc 5 vss gnd 0 dc 0 .model NMOS NMOS level=2 .model PMOS PMOS level=2 4、将上述文件在 Myspice 中进行模拟电路测试，模拟参数选择：频率为 1 ——100megHZ，VAC 的幅值为 1MV，VSS 大小为-5V，模拟得到的输出量 OUT大小和相位曲线分别如图示，其中纵坐标为幅值和相位值的大小，横坐标 为频率：

清华大学实验报告 VLSI设计导论计93班刘奕群991407 输出 幅值一一频率图样 FREQ (HzI 输出 相位一一频率图样 三、实验结果分析与讨论。 1、从实验结果的幅频波形来看,实验电路在频率小于大约10kZ时起到 了运算放大器的作用,放大的倍数在几百到一千倍,因此可以将这个幅频特性 图样大概为平台的频段,作为运放的工作频段。相频特性上,在上述的频段基 本为跟随输出即没有相移,这也是符合运放工作要求的 2、个人认为实验中最大的困难在于第一次使用 Myanalog软件的不适应, 开始时出现了许多的连线未连上、参数设置不正确等错误,随着对软件的熟 悉,感觉这个软件与以前常用的 protel之类在连线上大同小异,就没有在这上 面再吃多大亏,但参数设置一直到实验的最后都在和我过不去,MOS管的L和 W设置一直都有问题,直到最后才改正过来。 3、总结出的经验是:电路图连线中的错误总会反映在模拟电路文件上,因 此实在有自己很难查得出的错误是可以试着看一看这个cir文件,我的不少参数 设置错误就是从这里看出端倪的。 4、除了完成第一个Ⅴsi实验的成就感外,我觉得此次实验的最大收获就是 培养了自己对这门课的兴趣,上课时好多看起来枯燥不堪的知识点,都变得不 那么面目狰狞了,而且,对自己在以前的硬件系列课上用过部件的内部结构有

清华大学实验报告 VLSI 设计导论 计 93 班 刘奕群 991407 4 输出一 幅值——频率图样 输出二 相位——频率图样 三、实验结果分析与讨论。 1、从实验结果的幅频波形来看，实验电路在频率小于大约 10kHZ 时起到 了运算放大器的作用，放大的倍数在几百到一千倍，因此可以将这个幅频特性 图样大概为平台的频段，作为运放的工作频段。相频特性上，在上述的频段基 本为跟随输出即没有相移，这也是符合运放工作要求的。 2、个人认为实验中最大的困难在于第一次使用 Myanalog 软件的不适应， 开始时出现了许多的连线未连上、参数设置不正确等错误，随着对软件的熟 悉，感觉这个软件与以前常用的 protel 之类在连线上大同小异，就没有在这上 面再吃多大亏，但参数设置一直到实验的最后都在和我过不去，MOS 管的 L 和 W 设置一直都有问题，直到最后才改正过来。 3、总结出的经验是：电路图连线中的错误总会反映在模拟电路文件上，因 此实在有自己很难查得出的错误是可以试着看一看这个.cir 文件，我的不少参数 设置错误就是从这里看出端倪的。 4、除了完成第一个 vlsi 实验的成就感外，我觉得此次实验的最大收获就是 培养了自己对这门课的兴趣，上课时好多看起来枯燥不堪的知识点，都变得不 那么面目狰狞了，而且，对自己在以前的硬件系列课上用过部件的内部结构有

清华大学实验报告 ⅤLSI设计导论计93班刘奕群991407 深一层的了解,也变得让我兴趣盎然了,多谢助教师兄耐心的指导,有了这实 验培养的兴趣,我想自己对学好这门课更加有信心了

清华大学实验报告 VLSI 设计导论 计 93 班 刘奕群 991407 5 深一层的了解，也变得让我兴趣盎然了，多谢助教师兄耐心的指导，有了这实 验培养的兴趣，我想自己对学好这门课更加有信心了