op設計

stevenzhou

我想請問  
我最近把以前模擬過的一顆op
& r% k/ K: B9 `7 H2 S8 G8 ^想由.35換成.18的製程
  C6 Y8 v9 `, f, W3 @可是有幾顆電晶體都一直無法調整至saturation region   他都工作在triode region
想請問spice模擬的電晶體  工作在saturation region 的條件為何
8 Y  A/ q4 O' t& ~4 {  q" I有什麼技巧可以讓電晶體工作在saturation region ？

//
folded-cascade opamp

.prot
.lib 'mm018.l' TT
.unprot

" l& V+ p  t9 e. l0 y9 h5 \) H- fVDD vdd 0 DC 3.3v
6 J; X, f+ W, ~. T1 i6 L6 Q4 BVIN+ vin+ 0 DC 1v AC 1V
! B; l) D0 d. L3 i# h' p0 S% d' z! |VIN- vin- 0 DC 1v
$ Y2 q" M; I" O' [. ?& z
  ?, j: Y6 }1 ?  s" QVBIASP vbiasp 1 DC 0v
VBIASN vbiasn 0 DC 1v

m1 7 vin- 1 vdd pch w=15u l=1u m=1
# }2 g5 w" s1 Z4 Q7 j* xm2 6 vin+ 1 vdd pch w=15u l=1u m=1
M9 7 vbiasn 0 0 nch W=5u L=1u m=1
& c* m$ S, N* b5 C0 L9 r5 a4 b& g( O' sM10 6 vbiasn 0 0 nch W=5u L=1u m=1
- F! Y6 V$ u9 _% D
* G; {8 @% X6 S+ t7 z3 v0 I5 LM11 1 vbiasp vdd vdd pch W=10u L=1u m=30
.op
.end
+ C/ A, g- Q- f$ v" g//
, w2 H7 p! F- w3 v


0 E; q; J; R$ L) {8 Y: M//1 ******  HSPICE -- U-2003.09-SP1 (20031115) 20:34:49  12/30/2007  pcnt         
******  
folded-cascade opamp                                                         
  ******  operating point information      tnom=  25.000 temp=  25.000         
******  
***** operating point status is all       simulation time is     0.     
    node    =voltage      node    =voltage      node    =voltage
4 U3 n! I% e1 O$ G% @9 t5 ^4 a! d
$ O' B% b8 o' A2 F +0:1       =   2.6291  0:6       =   2.1972  0:7       =   2.1972
+0:vbiasn  =   1.0000  0:vbiasp  =   2.6291  0:vdd     =   3.3000
9 I7 @+ I- u. L6 v0 ]( V +0:vin+    =   1.0000  0:vin-    =   1.0000

& z) [( o3 W+ M8 B
****  voltage sources
. A! u% r+ M; ^- m( O
( D: N5 F* s7 w- k/ p4 L subckt                                                         
2 J" f7 `9 U$ {+ q/ d element  0:vdd      0:vin+     0:vin-     0:vbiasp   0:vbiasn  
9 S" p& d. B- a) x  volts      3.3000     1.0000     1.0000     0.         1.0000
  current -481.6364u    0.         0.         0.         0.     
* r, |% L- n3 |/ i; j$ t  power      1.5894m    0.         0.         0.         0.     
. h7 O# \( m+ c5 u

& J  n6 _* f2 ^, {& o     total voltage source power dissipation=    1.5894m       watts
1 w' W2 h& W" d* Q& |' _

**** mosfets
& n, d6 N7 o" u0 w3 ^8 d" _+ J. S0 d

8 g* P- f  t; P! @6 y) h& U subckt                                                         
; Y* n( U1 _( d$ [) X* t8 v element  0:m1       0:m2       0:m9       0:m10      0:m11     
model    0:pch.2    0:pch.2    0:nch.5    0:nch.5    0:pch.5   
region       Linear     Linear   Saturati   Saturati   Saturati
/ X8 P- U9 h0 P8 Y9 G  id      -240.8182u -240.8182u  240.7856u  240.7856u -481.6363u
  ibs       27.7495f   27.7495f -4.826e-19 -4.826e-19   50.5859a
0 M: f7 m0 ~9 S! H9 f  ibd       27.7495f   27.7495f  -32.5594n  -32.5594n  562.1908f
1 n$ A7 V, H# N9 Z  vgs       -1.6291    -1.6291     1.0000     1.0000  -670.8606m
  vds     -431.9608m -431.9608m    2.1972     2.1972  -670.8606m
  vbs      670.8606m  670.8606m    0.         0.         0.     
  vth     -648.2058m -648.2058m  483.1962m  483.1962m -458.6354m
2 j" d7 \3 d, H% u; i% d  vdsat   -809.0935m -809.0935m  476.0168m  476.0168m -204.2288m
& [; U7 {- B6 N6 @% j) Y* f# [; u  beta     798.1469u  798.1469u    1.8916m    1.8916m   21.3671m
, ~$ V4 h+ W0 Q  gam eff  471.4654m  471.4654m  517.3875m  517.3875m  497.9476m
  gm       267.1075u  267.1075u  765.1671u  765.1671u    3.8578m
7 @( n4 S8 e$ T  [  gds      363.5742u  363.5742u    3.1814u    3.1814u   22.5359u
  gmb       99.4698u   99.4698u  228.8685u  228.8685u    1.2749m
  cdtot     96.5215f   96.5215f    4.7983f    4.7983f  371.1814f
5 l6 T/ o; W& ?7 B: C1 D: W$ e  cgtot    129.8446f  129.8446f   33.1464f   33.1464f    1.9566p
7 S/ l% @! ^6 g+ R9 G  cstot    123.3593f  123.3593f   41.7131f   41.7131f    2.5406p
* s% R; U8 e1 ^  cbtot     52.6108f   52.6108f   18.6504f   18.6504f    1.3034p
  cgs       77.8780f   77.8780f   28.1644f   28.1644f    1.6472p
8 b+ Y" m% H4 Z" J: N  cgd       50.9572f   50.9572f    1.8252f    1.8252f   98.1048f
/ g% V# ?' [9 n- S& w% t//
' j1 F- G2 I  a; Z+ a: |" c
; b8 p) R# D6 l# e[ 本帖最後由 stevenzhou 於 2007-12-30 09:07 PM 編輯 ]

stevenzhou

folded-cascade opamp
+ Y7 q5 h( `0 U- \" |5 i5 B
.prot
5 f( Z8 P% T) D/ ?.lib 'mm018.l' TT
+ [4 ?9 v9 m! o! p# }.unprot
+ D; E$ y% p7 m+ ~, S% Y3 j% w
VDD vdd 0 DC 3.3v
, N; X2 k! a* U* cVIN+ vin+ 0 DC 0.5v AC 1V
6 [+ O6 f6 P9 D* L0 i; {* p# OVIN- vin- 0 DC 0.5v

VBIASP vbiasp 1 DC 0v
( G* {8 d; I. ]4 K+ f8 p* T9 E; GVBIASN vbiasn 0 DC 0.88v
& Z. u( F9 K' V! ym1 7 vin- 1 vdd pch w=15u l=1u m=1
1 J, G4 s7 X, W/ W0 Z( Hm2 6 vin+ 1 vdd pch w=15u l=1u m=1
M9 7 vbiasn 0 0 nch W=5u L=1u m=1
M10 6 vbiasn 0 0 nch W=5u L=1u m=1
# v! f( Q+ s6 o0 I" O
M11 1 vbiasp vdd vdd pch W=15u L=1u m=1
/ W8 W7 z0 G# L( _1 a, e8 }: E. t.op
* D9 D1 L( L0 Z/ {) @$ c5 p* v.end

. P! X- O0 N( k5 W( `+ I  D4 M  V# s//
+ T% W  _: L4 U& ^' ]  
( B5 D) a# @8 G0 |' w  N1 ******  HSPICE -- U-2003.09-SP1 (20031115) 23:20:01  12/30/2007  pcnt         
1 t( g! ]" l4 E9 ^( x ******  
+ p+ [% L( D# S folded-cascade opamp                                                         
" B4 R- I. O& T2 m  ******  operating point information      tnom=  25.000 temp=  25.000         
. {' P1 d. {, {  s3 [. G ******  
***** operating point status is all       simulation time is     0.     
( e$ H2 a- p% W4 I' p% X0 y, r- R; O    node    =voltage      node    =voltage      node    =voltage
/ t# P# L* C# m- `
4 L- j  p. c! K* S4 u' ^- T) ] +0:1       =   1.9514  0:6       = 572.9837m 0:7       = 572.9837m
+0:vbiasn  = 880.0000m 0:vbiasp  =   1.9514  0:vdd     =   3.3000
+0:vin+    = 500.0000m 0:vin-    = 500.0000m
1 g* `0 D7 g0 Z1 I

****  voltage sources
( f+ l3 U' p1 }1 I9 }- k
9 e; Z1 |' h4 j1 a$ l subckt                                                         
element  0:vdd      0:vin+     0:vin-     0:vbiasp   0:vbiasn  
7 _$ O7 t- {' u4 p/ z" E- \! i* f  volts      3.3000   500.0000m  500.0000m    0.       880.0000m
  current -298.0119u    0.         0.         0.         0.     
  power    983.4394u    0.         0.         0.         0.     


     total voltage source power dissipation=  983.4394u       watts

- V2 y, B* z4 A) K% h% ^
**** mosfets
3 e/ X7 q2 I- \, c, p; a
& L: R7 x* M* v  t3 b
) M" M$ {/ l* D" A( M subckt                                                         
& w, a0 ]2 I" B5 O, A% Q element  0:m1       0:m2       0:m9       0:m10      0:m11     
model    0:pch.2    0:pch.2    0:nch.5    0:nch.5    0:pch.2   
  N/ `) L! ^: P region     Saturati   Saturati   Saturati   Saturati   Saturati
  id      -149.0060u -149.0060u  149.0060u  149.0060u -298.0119u
- W! Z$ I9 [! a1 V* O  ibs       27.7495f   27.7495f -2.988e-19 -2.988e-19   30.8833a
  ibd       27.8713f   27.8713f -189.5634a -189.5634a   27.7498f
; w- W, N( q8 ^5 G- l4 `  vgs       -1.4514    -1.4514   880.0000m  880.0000m   -1.3486
: ~( i* z( \- [# W6 \# [  vds       -1.3784    -1.3784   572.9837m  572.9837m   -1.3486
& |: [7 z. W% B2 O: ?7 ^; A4 A8 b- G. O  vbs        1.3486     1.3486     0.         0.         0.     
  vth     -804.9352m -804.9352m  483.5635m  483.5635m -458.4947m
  vdsat   -562.7348m -562.7348m  384.0604m  384.0604m -707.9220m
( c" X7 G* p) {  G' `  o8 i& l3 M/ c  beta     786.5353u  786.5353u    1.9473m    1.9473m  908.9518u
6 }8 n- Q0 {3 T9 K* |$ d  gam eff  455.9316m  455.9316m  517.3876m  517.3876m  490.7250m
  gm       399.4882u  399.4882u  626.4651u  626.4651u  567.1552u
  gds        3.3727u    3.3727u   13.5609u   13.5609u    7.0085u
( r7 y6 m! Y* D! X+ Y7 u; N  ?  gmb      104.1632u  104.1632u  183.7342u  183.7342u  204.2159u
! g: m( k6 _4 z$ T. `8 [* R  cdtot     14.6309f   14.6309f    5.7615f    5.7615f   16.6723f
; P/ M% y; v% V. C  cgtot     97.3463f   97.3463f   33.1397f   33.1397f   98.6312f
  cstot    114.2711f  114.2711f   41.7018f   41.7018f  128.3842f
8 q: @" S# q( L$ I- @  cbtot     43.1833f   43.1833f   19.6812f   19.6812f   61.7252f
  cgs       85.8953f   85.8953f   28.0877f   28.0877f   84.7928f
  cgd        4.9102f    4.9102f    1.8252f    1.8252f    4.9102f
; w4 g& B$ Z# b& c, }0 P! b) V//

  B' U- W% A' O6 P/ ?* b8 |* R6 g/ e發現是我的bias電壓不對  導致在triode region  看過這個論壇其他有關OP的文章  果然有幫助ㄋ

[ 本帖最後由 stevenzhou 於 2007-12-30 11:39 PM 編輯 ]

andywu

想請問spice模擬的電晶體  工作在saturation region 的條件為何?
" v  ~$ y# B1 j
在VGS＞Vth的條件下，當VDS=VGS-Vth時，MOS剛好達到飽和狀態的條件，若VDS＞VGS-Vth，MOS就進入飽和區工作。如果VDS＜VGS-Vth，那麼MOS便在線性區工作。反過來說，若VGS＜Vth，MOS就工作在截止區，此時通道截止且無電流通過，可視為開關在開路的狀態。

et2234

請加共模回授 就可以了
1 s! t, _* H& ]8 I因為你用的是全差動對的
# |0 m) i3 o& U7 H下次請附圖