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[問題求助] Hspice如何模擬fully differential OPA

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1#
發表於 2009-8-27 16:21:29 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
請問雙端輸入、雙端輸出的OP Amp該怎麼模擬呢?1 ~  C3 t* l* j
找了書來看,上面都只有單端的例子 = =, i% G0 X7 a* y7 j  W3 K
現在跑fully differential感覺問題非常多 @@7 g, w. J4 ^5 Z, `& @$ C3 x
  y1 J) ]: W) u0 r
我是跑folded cascode(輸入端為PMOS)  netlist po在下一樓. c+ Z9 r( f1 r, `" H1 n* ^. c4 x
) ^' o2 X, u+ F
1.
9 G& t9 G+ i4 {9 ?; ]首先,問題在於差動輸入端的描述) s! m" C- W( M. M
我是考慮VCM相同,然後再灌入差動小訊號- a: U* w% |4 W4 i7 n2 g& t
7 p# k0 }: ^& n3 K2 |( w
*輸入端的描述( |& s' F. a1 Q
vd 9 0 dc 0 ac 1. c( ^) S  S5 B- n
evd1 in1 8 9 0 0.5
8 W" E! @7 `" }, ^evd2 in2 8 9 0 -0.5
$ `4 d! b0 v: N, O/ G) evcm 8 0 dc 0" m6 F, _6 `: _1 j
8 k1 p) u& |. |" J0 i+ \# j& h
2 Z* n# f3 H, U2 Q. l2 N
這樣寫的話就是dc偏壓為0v,in1端 交流 0.5v,in2端 交流 -0.5v4 ~+ x1 U% ]6 {) e6 \
不知道這樣來描述差動對的輸入端是否是正確的?) G7 o0 k! ^/ i4 t& V' c) |  [
+ B( ~8 i8 o4 `+ O' \+ L8 J

& C5 p  n" {1 _" {  }, x% W# n5 R, h6 X% [* Q
' n4 Q0 c% m9 ^1 T- E' e3 a
2.求雙端輸出的gain
4 D& v& F9 j& L' X* ]( D5 Z1 {/ ?, c) C
( g* ^8 U6 X0 p4 I# c8 a*讀取輸出端的描述# X2 }8 h9 D4 w0 j+ p
.print ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
' z$ s% r: ~, Z4 V9 q.probe ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)1 t# ^% p$ `/ g) ~1 B
.print ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)
* q, y/ Z# v+ }6 W9 n.probe ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)7 F- |: Y# m# a' o9 ~! \) ^
9 m( J& a3 H- J2 @. }
我看書上求gain都直接看v(out),但是gain的定義不是 v(out)/v(in) 才對嗎?8 N& T7 r+ W& z
真是非常困惑
3 G2 C0 Y, R+ e; k+ a! R
9 Y! S, ~- f  E: y1 v還有我的電路明明是兩邊對稱的,但是out2端和out1端的電壓卻不是相同的值$ R$ R& M2 [. K# f  I
這到底是為什麼阿?2 L$ K. J: \& G1 J, H" A
(我去看執行.op後所得的小訊號參數,電路的兩端也是對稱的)
1 K9 t0 I1 d2 Y( s(如果電路兩邊是對稱的,依照電子學差動觀念,應該gain只是差負號而已吧)
& ?% A2 B1 A: F4 [" b8 {( H  W& ]' k9 R$ e9 }% Q" P$ \
: m' j: l- j$ l* a1 ?( R
再來就是想求CMRR,這應該先求得共模增益(Acm)吧?
, p) Y, S' a7 M5 l/ L" q6 i這要怎麼求呢?" I3 A$ g# v6 l$ P# ]
# b% Z! w: C2 D  D& u9 t

0 c: W+ T' c1 A  ^$ n" j1 X4 A( C. b1 l; Q
3.輸出阻抗輸入電容
# z; p# m& i* f7 R5 y7 Y請問輸出阻抗要怎麼求?
. K5 R4 f+ @; }' Y) \單端的時候直接下 .tf v(out) vin
* G0 Y* _1 }* h. |3 B" h% y但是雙端該怎麼寫?
! {1 b6 x* M* W0 I另外,如果我想看不同頻率下的輸出阻抗變化,又該怎麼下指令呢?4 F7 T; \% N/ N% V

$ ?5 p8 `( F* I7 B" D還有有辦法求得輸入電容嗎?(從input端看進來的等效電容)
* P+ k3 d5 B5 d# ^1 h2 ~; N因為我設計的是sensor readout電路
4 v3 g- ^. W/ G6 t1 M, r* a為了配合前一級,必須要讓輸入電容很小,才能讀得到sensor的值
. M, n$ Q0 J$ L- S0 U* F" A+ z! E% y

7 w" G; n0 u! m4 i* n- ^
+ Y7 b+ A7 q! ]9 e4 i  W8 `  t
7 {5 g1 u/ h: T5 p4.輸入共模範圍輸出擺幅/ E; K% }/ \& v; B+ b

2 D( t4 B2 U) I7 c' X' c這個問題在書上找不到) x2 y0 C) X- `+ u
是不是要自己看.op所得到那些vgs,vgd,vt值+ a2 F7 Q$ A2 C) C
然後再按照電子學所說一層cascode用掉一個overdrive voltage,再去加加減減?# R0 M$ g" K9 W& `& R' r
hspice有比較快的方法可以獲得這些資訊嗎?
/ }7 d7 l1 C  s: |$ T
" J% c( Z$ V/ [: v
  Y- P1 w% }6 c  O$ H
2 ?) J! Z, o% T/ y, X
" f  q, n. I: \" r* F1 V  D以上問題/ B1 Y$ L. Z: H1 Q& R
請您不吝賜教 感激不盡 <(_ _)>
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2#
 樓主| 發表於 2009-8-27 16:23:04 | 只看該作者
5.
. S, q- T9 a4 U+ G最後想請問一個寫netlist的小問題
! F# N1 {7 e2 u& ]7 ]2 s' M% c在網路上看到一些例子,特別把mos寫成並聯好幾個( R& X0 \" e' a9 R# Y
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u
+ b& b7 C9 X! O" b( [mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3& J3 U7 f( M* y. k& o
這兩種寫法有什麼差別嗎?(模擬或layout上)8 z! c9 E$ d* ?. m! d
如果不用下面的寫法會有什麼缺點?
# G* E- E" A) z4 {$ ^3 \9 H
2 t6 P8 d* D6 i! S$ I3 `. U) @) ~$ ^9 a9 f# m
* e$ H, j" M% K  O7 D' l, \: E
. S( e0 U) F) g0 e. H: B, M
附上小弟寫的folded cascode(輸入為PMOS) netlist:+ K7 u: i, f8 U/ b6 B" {* Z% G+ u

2 Q9 f9 ^: b2 o! Q# F0 Ifolded+ Q# c3 ~7 Z# {8 q; B
.global vdd vss! H9 X% M* v8 g6 j. Y. F4 G
; J; Y8 `/ }. G+ |* [' `
.option acout=0
* T- i. ?( A/ L: a, A) \6 ?$ k  z, g2 ?
.option post=29 }& n8 {; f* x; \2 [% C7 n5 J) n1 ~
.option probe
: N: D0 W5 a. w' d0 f' [
5 |- O9 }9 B6 R& j' s! ?.protect7 t4 F5 D9 t& I! W. ~
.lib ./rf018.l tt
3 p' }, L) ]" a. `# w.unprotect3 P% n3 f! |6 a4 ?0 X

$ h( L: G+ C% Z1 T* a- Gmp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u0 M+ `- w9 o" O) J' M
mp2 2 in2   7 vdd pch l=0.35u w=30u, j: ^) X) v' R# p* o
mp3 5  5  vdd vdd pch l=0.35u w=15u# T, t+ f% T9 j$ S6 X2 A
mp4 6  5  vdd vdd pch l=0.35u w=15u
% L. [, M; [. t/ N2 V+ }5 omp5 out2  out2  5 vdd pch l=0.35u w=20u
) O" U% ~5 ^$ B# [& rmp6 out1  out2  6 vdd pch l=0.35u w=20u( p' r5 C7 V4 G- `* G
mp7 7 b1 vdd vdd pch l=0.35u w=50u
8 k/ {' I1 a+ o" |: t  N  Amn1 out2 b2 1 vss nch l=0.35u w=5u
4 n( A, P* A1 K( E9 R; X: G+ |mn2 out1 b2 2 vss nch l=0.35u w=5u) ~' J6 b" q! r; b
mn3 1 b3 vss vss nch l=0.35u w=25u0 o+ k% |9 u' T- I' q. N
mn4 2 b3 vss vss nch l=0.35u w=25u5 ~2 c, s' U6 Q( Y
. I2 M- u# e0 z$ T
*輸入端的描述
! ~0 c) B3 x/ F. r8 Svd 9 0 dc 0 ac 1+ A8 \0 p* }; s  v& X- ]2 z
evd1 in1 8 9 0 0.5! c1 u. h( k9 p
evd2 in2 8 9 0 -0.5- H2 E% R- x, u$ B, S6 H
vcm 8 0 dc 0
/ \. L& H2 E+ K8 x1 p# X' C
vdd vdd 0 dc 3.3v
+ Q2 I/ S/ t9 I) a1 v6 a  yvss vss 0 dc -3.3v2 V) v3 {7 y& L" a

$ g+ o( M! u) i3 H) Y) B' {  Qvb1 b1 0 2.4
5 L$ G- K% X0 N; L4 m& {vb2 b2 0 -1.2' G+ r3 x5 f5 L4 U
vb3 b3 0 -2.4
$ g- D" z7 Z5 i! @
- v$ c; Y" z, t1 w/ s, [/ r; L.op7 O6 R+ A$ A( O* I) C+ K
.ac dec 10 100 100g0 K# n; O, G, ^7 Y- G

: b) ?- R  f. c*讀取輸出端的描述3 O/ z1 `( D# F2 X  W# \
.print ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
6 |% L0 i0 }( R$ D.probe ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)5 q, X. G: e! n
.print ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)
/ Q" l2 n% @7 \2 \1 ^2 `# }.probe ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)
7 j+ \3 V: H8 _( {- C7 V' `
' o" Z9 y) q- n2 M& y/ W
.end
3#
發表於 2009-8-27 17:06:39 | 只看該作者
和单端输出的一样模拟!只是Gain是原来地一半而已
4#
發表於 2009-9-2 00:23:19 | 只看該作者
GAIN是原來的一半?% P. {2 D, ]: o
可否請問一下這是什麼意思阿
5#
發表於 2009-9-2 17:25:03 | 只看該作者
Gain差兩倍
0 \0 X  c1 f1 ?7 Y4 l, r因為是你實際上Gain是看VOP-VON
# `* A& P, W# d3 F6 s0 g& d& j差兩倍gain實際上也才差6dB左右8 i: S, U5 o# u% m2 E3 B7 J
所以都常都只看VOP/VIN大概是就是Gain大小
6#
發表於 2009-9-2 18:15:49 | 只看該作者
5." k0 C7 y' ?, f5 J+ U' k
最後想請問一個寫netlist的小問題( B* S  d0 a) p& \7 S/ h8 ^2 k. a
在網路上看到一些例子,特別把mos寫成並聯好幾個0 O; V7 B+ P- m3 h2 }/ v3 O$ A0 z
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u- D3 y1 O$ c  @! i3 y
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=34 I; @' E% C1 Q& w1 t* k& Y% h6 \3 X
這兩種寫法有什麼差別嗎?(模擬或layout上)7 n4 z8 P1 L6 a" _0 z- x: \( s
======================================
+ }8 f& ~, b8 @3 t我絕得啦!雖然width感覺都相同
% N$ Y' W: S& u1 W9 M/ p但是跑hspice時候可以看到他們應該在不同的pch裡- k, u' H9 P: e3 F' \& e6 ]
例如...pch.1   pch.2 所以裡面有些參數就不一樣/ W  C$ f4 [! P/ ]$ f- F
像是Vt~~或者mobility.....! D- J' t. Y& j- j, k6 F
在layout上~~直觀來看 用第二種方式他在Gate上的寄生電阻比較小
* M. I$ b/ e9 E5 v" T9 d' g3 \( p2 L8 o2 h
以上是小弟的淺見...
7#
發表於 2009-11-27 11:42:23 | 只看該作者
謝謝大大的分享~知識因分享而壯大!
8#
發表於 2009-11-28 15:20:21 | 只看該作者
我也有類似的問題說,放到現在一直不知道為什麼?
$ C+ P- B$ M5 I- U: X2 K- {8 G8 |希望能有高手大大來解答!!!
9#
發表於 2009-11-30 12:32:01 | 只看該作者
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u$ ~6 E9 B# {5 t% q
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3
% Z' i( n8 A# _- L3 v& T: z9 W上面這兩個不同的地方是,MOS會操作在不同區域,在spice model可以看到,不同width和length,; S# B- G/ |( N
可以劃分出許多操作區域,他的物理參數會不同。
10#
發表於 2009-11-30 16:06:44 | 只看該作者
再爬文 還好有看到大大有提早先問 得到答案了 謝謝!!
11#
發表於 2009-12-14 17:16:01 | 只看該作者
看到大大們這麼踴躍的回覆, 蠻多收穫的, 3Q~
12#
發表於 2009-12-17 15:55:21 | 只看該作者
仿真单边电路就可以了!
13#
發表於 2009-12-21 14:32:03 | 只看該作者
multiplier 一方面是由於參數設置時的問題,但更多的時候是考慮到後續匹配、寄生電阻的問題
14#
發表於 2009-12-24 02:54:55 | 只看該作者
謝謝各位大大的分享~正好在研究類似的問題 ~ 感謝踴躍分享 !
15#
發表於 2009-12-24 12:46:28 | 只看該作者
只要拿单边电路仿真就可以了!简单方便
16#
發表於 2009-12-31 16:51:14 | 只看該作者
1. 這樣共模+差模輸入的寫法沒有錯誤,電路是雙電源,共模設在中間點0V算合理。. h; n! F( ^; h( H6 p. o
2.小訊號輸入大小為 ac=1  所以gain=V(vout)/V(Vin) , Vin是1 所以省了 直接秀圖就可以知道增益。
' X$ C# P3 \. P/ Z9 M3.輸出電阻使用.tf 應該是直流訊號時的電阻。有沒有隨頻率變化這部分可能要看manual0 H7 l, B. C; G( j
4.Allen的書應該有。
# P! [1 ^; N! ~' S0 a4 p1 ^2 [5.並聯與沒並聯影響到寄生電阻、寄生電容、layout時的mismatch,詳細可以看Razavi的書
17#
發表於 2011-4-12 16:54:52 | 只看該作者
收穫好大~~~: |, [, d9 g5 m: z3 M. p$ y2 W
謝謝分享XD~~
18#
發表於 2011-4-26 13:37:47 | 只看該作者
問題蠻細的,程度應該不錯,但回答的還是有些令人不解,感謝大大無私分享,3Q~
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