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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?
$ E* g& n" X) @% l* o  |9 g5 o找了書來看,上面都只有單端的例子 = =
/ F7 L0 H4 Q" l- Y9 X# [$ k現在跑fully differential感覺問題非常多 @@
/ g+ y7 U' G' z. S( R9 _+ p0 b5 o7 {+ n9 \' g5 v
我是跑folded cascode(輸入端為PMOS)  netlist po在下一樓
6 T# \+ J$ k- D
% C- a0 s$ [! l$ r- X1 S6 U( M1.* y9 E! u- x5 g5 i; _! J
首先,問題在於差動輸入端的描述
" f$ W3 g! g; e* i; a- O我是考慮VCM相同,然後再灌入差動小訊號
" I0 p3 S4 Q8 R2 e
: i* N# |) l$ |- y' Y: M) ~*輸入端的描述$ v& C% y8 S& Y% {! Q! |; O6 u
vd 9 0 dc 0 ac 1
# i  u# x9 \" Y8 K9 B3 Jevd1 in1 8 9 0 0.5. `+ T* B7 F9 E1 Z! N
evd2 in2 8 9 0 -0.5" b, A, w. C4 `+ r& m0 L
vcm 8 0 dc 0# ~/ y& v' \0 c6 r7 ^, q! A

8 M6 @* ~5 P$ t+ c& ~: Z- Y/ d  a8 y- ~- g/ H% j$ s5 f7 ]. h5 M
這樣寫的話就是dc偏壓為0v,in1端 交流 0.5v,in2端 交流 -0.5v
+ X5 F# x7 |  l7 V& O不知道這樣來描述差動對的輸入端是否是正確的?$ F4 e5 O, h/ s" l
' X. X0 l, N5 ]) Z: J
% o$ C8 ?6 ~4 }" j* W: J

+ u* b9 E: b" \- @9 V
$ L) p: t# X; g) }- p0 o, G2.求雙端輸出的gain
& y: R$ w! W) g! S6 Z! k* i' ?$ O2 ~% W/ X2 F
*讀取輸出端的描述
% I6 X/ D. v' Q" `& A6 @.print ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
4 O- h; {3 H. C6 p$ a.probe ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)! J- t& @, t7 `8 l  r" u1 M. N+ c) v
.print ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)
0 \% B" C" D6 |/ o: m.probe ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)3 s, R7 |# ^3 h+ D* A  x% z% L

9 x  U& F. r1 M& z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 g$ [' y, m7 T' R0 [! ?+ R真是非常困惑
9 M# V# z5 v# c/ g# @; A" ^, ~9 k8 ^9 A; Q2 F
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
9 N4 p; T# s% B) @' n; j這到底是為什麼阿?
7 L( I& z3 ~8 {5 h2 R* a0 M(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)
( ^  U( J' I/ B9 D2 L(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)
; L* n; R, Q, T- {: ]# w0 [. l" C7 _# E& w2 @" j1 s' L, }- v

9 t5 z' p4 B5 j4 S+ z再來就是想求CMRR,這應該先求得共模增益(Acm)吧?
7 _0 @2 W- o# W( M- s: r這要怎麼求呢?
/ e: ~" y, j1 y. B( o$ o2 T
+ r; t4 f" x9 \- C4 o5 L" Z. J7 d. M; |- k# W" h  C" ~
5 P/ U& F' @1 @3 |1 E, L$ J
3.輸出阻抗輸入電容
! }5 T; R2 Y) [/ E% q7 g) z請問輸出阻抗要怎麼求?
" _' Y* R1 }' A' V0 R8 |& G單端的時候直接下 .tf v(out) vin8 K- O7 p) r* X# a5 Y) {; l5 b
但是雙端該怎麼寫?
/ l& V7 e3 W9 Q8 i! O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?8 v8 n, o( e- u' {
7 {1 ~& P+ K2 V* `" g8 y
還有有辦法求得輸入電容嗎?(從input端看進來的等效電容)
# t. b( C1 C; n2 P2 y* T因為我設計的是sensor readout電路$ P* Q" \( z( f: \2 t1 k
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& t8 D  ]% h8 l9 K
' {' |; }( T6 N* Z

/ J# M- C* p6 U" k
" a% a# f' B: b7 I
6 ^* S+ N" \/ Q5 d) E+ t* ~1 G( P4.輸入共模範圍輸出擺幅. E& E$ f* g6 h: w1 a9 N  e* Q
6 D% P  r! J- w% o
這個問題在書上找不到& \3 X* v& w% L- F8 c, w' J
是不是要自己看.op所得到那些vgs,vgd,vt值' X# M" q) ^1 x' d* Y3 C( L; e
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?
  `' V! a0 B1 n6 Y$ e/ whspice有比較快的方法可以獲得這些資訊嗎?
- a% P; T: S: G) t5 V2 f3 y# y; v3 v

( n; G: @4 q  x2 f' {5 S
* B0 Q8 D) [4 z( q! ^* J  y
1 b. n' N( k; k, q) e# S以上問題
% n, ]5 `* g* R3 x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.
( l0 s( J9 x' W6 p" C最後想請問一個寫netlist的小問題) I, `0 V9 x) J$ I+ h
在網路上看到一些例子,特別把mos寫成並聯好幾個
. G7 H/ R; O1 _6 t* e. `mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u6 `5 [" @( O( _0 |
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3$ T- T- O8 J% D, h) [8 t
這兩種寫法有什麼差別嗎?(模擬或layout上)
' G8 G8 {; j/ X$ e8 m3 c如果不用下面的寫法會有什麼缺點?; D; b  {7 S% o6 d  l
6 _  W0 `& r/ T
2 m* b* N* O' s" I  O( G

2 [8 u& v; o6 ~4 Q4 l. @
2 B5 ]! X' [( T; U附上小弟寫的folded cascode(輸入為PMOS) netlist:* X' E' C3 G3 P2 @+ D
/ ?/ D( J: G1 A1 F4 Y# Z$ Q# W
folded
& T- v7 @% @$ p# \' V# {.global vdd vss
, W' P& `; j( y6 _3 E0 J
( V& |* @) b; Q6 k.option acout=0
) N( q& O1 J8 x% U4 d5 b% j2 X+ w4 m" Y" Y  x! H
.option post=2& ?/ k. d/ r/ X' n  b* y0 r4 |
.option probe) g+ k2 }# J! t( A2 Q, ]0 F
( S4 z* t9 u  r- v( t% r
.protect$ N. q; a; y% N5 V
.lib ./rf018.l tt
# \! `- p( ?2 ^* q1 O" ]. w.unprotect
3 `) ~5 n# X8 [0 v2 X! P7 a- g
& o& @1 A( r. T/ I1 N8 Amp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u7 [$ T4 w6 ]; y/ K" v; j8 W
mp2 2 in2   7 vdd pch l=0.35u w=30u6 _; Y. D4 u: v0 |* K! S
mp3 5  5  vdd vdd pch l=0.35u w=15u' k" [% p, {) A: e8 c
mp4 6  5  vdd vdd pch l=0.35u w=15u; M; ~2 g* M. n, J% c6 X) M
mp5 out2  out2  5 vdd pch l=0.35u w=20u- a) f& K- w) A' Q2 s
mp6 out1  out2  6 vdd pch l=0.35u w=20u
0 G/ }3 e& ?) A6 B/ h. ^3 ?0 Amp7 7 b1 vdd vdd pch l=0.35u w=50u
7 d/ [7 ~+ y+ l7 j7 jmn1 out2 b2 1 vss nch l=0.35u w=5u
7 C( Q! s) x" c8 m1 bmn2 out1 b2 2 vss nch l=0.35u w=5u
  K6 v6 p8 I9 c  fmn3 1 b3 vss vss nch l=0.35u w=25u  s) K4 v! A; i  c% g) G7 |8 l4 w( A
mn4 2 b3 vss vss nch l=0.35u w=25u; o; g1 v9 T* j! k1 y# D) Y+ _7 i

2 e) ~0 y! u- g  m* Y*輸入端的描述
: c% j; Q6 j$ Z' A; D% avd 9 0 dc 0 ac 1
) I& A, m4 m0 \: w7 U3 ^evd1 in1 8 9 0 0.54 ?- J4 _3 t4 k0 }; g
evd2 in2 8 9 0 -0.5# X/ O! @5 K0 G# J" H- w
vcm 8 0 dc 0

0 {3 J: q. T* l* `: ^2 k- _$ `vdd vdd 0 dc 3.3v
% M0 L( V0 K9 ^vss vss 0 dc -3.3v
" v1 g' J" q2 \% ]7 w
- a4 ^$ d0 Y0 pvb1 b1 0 2.4
' D( a, K6 d, Q8 A  R  mvb2 b2 0 -1.2
5 O% X2 S5 Y8 M7 }# q) ]vb3 b3 0 -2.4  [5 A" t/ ?" P4 }4 A

- e- s+ W9 e$ x6 ?; F.op
( a8 j! E% ^5 j.ac dec 10 100 100g1 h: ~7 C. R/ M& ~: ?

6 H. N  c$ ]; d6 `* z+ a5 \) [6 {*讀取輸出端的描述7 `7 K+ E, m8 [3 H2 Q- O( R
.print ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
+ H3 B3 \% R+ I8 p! x+ B.probe ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
2 p0 @' {- y4 }) R7 j.print ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)7 Y0 G- Y0 Z, Y3 M/ @
.probe ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)! C# |1 T) u8 `
  m. I/ m# v2 J- g( H8 l7 g  I
.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?
: y/ ~: R# I6 r. A, ?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: F% s- Z+ D9 y7 U# o* ~- H
因為是你實際上Gain是看VOP-VON% I/ d& U( \) H  `( U' y- Q% ^9 {
差兩倍gain實際上也才差6dB左右
* D& y5 H  [1 D& }! H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.% p8 T% I' }( ~( v# _' C( ^9 P$ C
最後想請問一個寫netlist的小問題% E* C& i- |* j" b
在網路上看到一些例子,特別把mos寫成並聯好幾個9 J/ F7 {1 N) v  x! L
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u
  H2 W2 C7 P2 |" ^  ^mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3
1 L7 j$ Y/ n0 ^2 }這兩種寫法有什麼差別嗎?(模擬或layout上)/ x1 ]% J* P  [0 I0 z- Z
======================================
) t9 a  e7 k3 L& [" w我絕得啦!雖然width感覺都相同" T5 f: v5 f2 k! n/ K+ d; S5 ?, Q! q
但是跑hspice時候可以看到他們應該在不同的pch裡8 z9 B8 _. d2 R
例如...pch.1   pch.2 所以裡面有些參數就不一樣- g  ?' a  Q1 U! K" V, C( H
像是Vt~~或者mobility.....4 I, S3 P  F& J3 D+ r# k
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4 s  `& i, V- b
& ]- k6 p) s7 z9 r$ r2 i2 [
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?- l- D+ S0 v# f& ^2 t4 h
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
' t% }( U) k) d+ b* tmp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3# [6 R, x+ [6 T( {1 K) C
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,8 S, O9 k; B* \1 K, }
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。9 B) c# y$ t  a/ v
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。& y/ @# k; ^3 m6 Q: f& T
3.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manual
1 i8 i1 ~  U, }6 g6 O1 d4.Allen的書應該有。
6 t  h6 K+ V! A  k5.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~~~
2 e4 |& |  g$ I1 M3 }+ t% O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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