1.电路原理图 & 电路指标

设计指标：

• 负载电容CL=2 pF
• 增益带宽积GBW=100 MHz
• 增益 Av=10
• gm/Id=10

 

2. 根据电路指标进行 手算

2.1 确定 gm

2.2 确定负载电阻 RD

2.3 确定 Id

Vov > 150mV	gm/id  < 10	MOS管处于 强反型区
Vov < 0	gm/id  较大	MOS管处于 亚阈值区
0 < Vov < 150 mV	gm/id  < 10	MOS管处于 强反型区

• Vov：过驱动电压，(Vgs-Vth）
• gm/id一般选10

3. gmid设计 

1. 确定gm
2. 选择沟道长度 L
   1. L小，fT(截止频率)高
   2. L大，gmro（本征增益）大
3. 选择合适的gm/id值（需要经验选择）
   1. gm/id大，低功耗，低Vdsat，高摆幅
   2. gm/id小，高ft，噪声性能好
4. 确定Id
5. Id/W确定W

4. virtuoso 操作

4.1 dc扫描gmid曲线

需要扫描3条曲线

• gm ro ~gmid图：使用这个公式，需要在的情况下才可以，使用这个图，确定MOS的沟道长度L.(ro=rds=1/gds，沟道电阻)
• Vgs ~gmid图：根据确定的L，读出Vgs值
• Id / W ~ gmid图：确定宽度W

4.1.1 dc扫描原理图

 

4.1.2 变量设置

•  L，为之后扫参变量
• vds为电源电压

4.1.3 dc分析

 设置，vgs进行扫参

4.1.4 L扫参

 4.1.5 绘制图像

4.1.5.1 绘制gmro~ gmid图

waveVsWave(?x gmid ?y OS("/NM0" "self_gain")))

 如果MOS没有self_gain参数选项，可以使用 gm/gds来计算出self_gain.

4.1.5.2 绘制vgs~ gmid图

waveVsWave(?x gmid ?y OS("/NM0" "vgs"))

 

4.1.5.2 绘制id / W ~ gmid图

waveVsWave(?x gmid ?y (id / VAR("W")))

4.1.6 扫参结果图

4.1.6.1 gmro ~ gmid

4.1.6.2 vgs ~ gmid

 

4.1.6.3 id/W  ~gmid

4.2 根据之前计算结果读出参数

4.2.1 确定沟道长度 L

如图所示，设计指标确定 gmid=10，要确保 gm*Rd <<gm*ro，则gmro数量级比gmRd大

故选择，L为1.3 um，比AV=10大一个数量级。

 

 4.2.2 读出 vgs

gmid=10; L=1.38u,则可以读出vgs=587.757mV

4.2.3 确定W

gmid=10; L=1.38u,则可以读出id/W=3.61089

由之前手算得出，Id=125.6 uA

则 W=Id/3.61089=125.6 u/3.61089=34.78 u

4.3 仿真设置

4.3.1 dc设置

4.3.2 ac设置

4.3.3 output设置

(VF("/vout") / VF("/vin"))

gainBwProd((VF("/vout") / VF("/vin")))

4.4 仿真结果

GBW=93MHz

 AV=7.9

与设计略有误差。

4.5 可以通过提高VDD来使得性能与设计相符