Hspice仿真与OTA设计——基于1.2μm 5V CMOS工艺

"这篇文档是关于使用Hspice进行模拟集成电路设计的教程，特别是针对tms320c6000系列DSPs中的运算放大器(OTA)和折叠Cascode OTA的设计与应用。文中详细介绍了如何编写Hspice网表以进行模拟电路的仿真，包括各级OTA的设计、参数计算、电路参数调整以及使用Hspice进行的各种性能指标的仿真，如直流电压增益、单位增益带宽、相位裕度、系统失调电压、输入共模范围、输出摆幅和共模抑制比。此外，文档还涵盖了实验目的、实验内容、手动计算过程以及实验总结，提供了Hspice网表的示例和参考文献。" 在模拟集成电路设计中，Hspice是一个广泛使用的模拟电路仿真工具，特别适合复杂电路的分析。在本文档中，"7.1 编写Hspice网表"章节讲解了如何构建子网表来表示折叠Cascode OTA，这是一种优化的运算放大器结构，可以提高增益和稳定性。设计者采用了面向对象编程的思想，将Cascode OTA设计为一个独立的子模块，通过IP、IN和OUT三个节点与其他部分交互。参数的仿真则通过调用这个子网表并改变不同的外部电路参数来完成。在调试阶段，MOS管的宽长比通常被设定为L/L*m的形式，便于调整和优化。 实验内容涉及到选择适当的放大电路结构，如两级OTA或Cascode OTA，然后根据工艺模型参数（如NMOS和PMOS的阈值电压Vt0和K'）手动计算关键参数。这些参数包括Id（漏电流）、Vov（过驱动电压），以及MOS管的宽长比W/L，它们对放大器的性能至关重要。在完成计算后，会根据计算结果调整电路参数，并编写Hspice网表文件。接着，利用Hspice进行一系列的仿真，包括直流电压增益(Av)、单位增益带宽(GBW)、相位裕度(PM)、系统失调电压(OFFSET)、输入共模范围(ICMR)、输出摆幅(Swing)以及共模抑制比(CMRR)等，以确保电路满足预设的设计指标。 实验总结部分会对整个设计和仿真过程进行反思，而附录提供了Hspice网表的具体内容，参考文献和标注参数的电路图，供读者深入学习和理解。 通过这个教程，读者不仅可以学习到Hspice的使用方法，还能掌握OTA设计的基本步骤，包括从电路设计、参数计算到仿真验证的全过程，这对于模拟集成电路设计的学习和实践具有很高的价值。