Hspice如何模擬fully differential OPA

sereniva

請問雙端輸入、雙端輸出的OP Amp該怎麼模擬呢？
找了書來看，上面都只有單端的例子 = =
現在跑fully differential感覺問題非常多 @@

我是跑folded cascode(輸入端為PMOS)  netlist po在下一樓
9 s- O4 E6 U. p  O7 x4 |% n
; }2 i, S- @+ f4 e% z1.
首先，問題在於差動輸入端的描述
我是考慮VCM相同，然後再灌入差動小訊號
. D8 T; S0 G2 E2 j& v
5 a+ p4 l1 o, _5 ~" u1 e" T*輸入端的描述
vd 9 0 dc 0 ac 1
evd1 in1 8 9 0 0.5
# z! p5 W1 `+ W3 [6 @evd2 in2 8 9 0 -0.5
1 Q' z) s0 `! A: X- |, W) v1 _vcm 8 0 dc 0
$ Q% w' R) B$ l3 D

這樣寫的話就是dc偏壓為0v，in1端 交流 0.5v，in2端 交流 -0.5v
- m. f0 ~# a) [. i2 @" S& t1 J! ^不知道這樣來描述差動對的輸入端是否是正確的？
8 V8 k* S. L4 q$ p! L7 n0 d, J1 H
8 R" f$ S- \8 o8 O
) F) g. X' S  o4 [: l3 N" J
- o, `; D& J4 r& Q
9 d* k; b) W0 Q4 y  c$ @" I5 Q/ |2.求雙端輸出的gain

; x  w9 I& {" }8 |0 `8 {- u*讀取輸出端的描述
.print ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
) `9 l; R% ~3 U- ~" t: T.probe ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
.print ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)
; W) z; b6 M! X5 X.probe ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)

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？
: y; I4 }9 }# h* M" @( w真是非常困惑

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
/ E! ~9 D1 m* e- X* @* ?這到底是為什麼阿？
4 a+ ?  G/ k3 j! Y8 ], d. y(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)
/ ]  `! M' ~/ r# A8 o(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)
* t  L/ Z- E6 m2 z/ W7 H( B  B1 ^& O

再來就是想求CMRR，這應該先求得共模增益(Acm)吧？
這要怎麼求呢？



3.輸出阻抗 與 輸入電容
請問輸出阻抗要怎麼求？
3 Y2 s/ |# R. \3 P' ~# ?單端的時候直接下 .tf v(out) vin
但是雙端該怎麼寫？
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？

5 Z; ]( U. W3 A0 m) N: |; G還有有辦法求得輸入電容嗎？(從input端看進來的等效電容)
" X: d5 E$ |/ I: Y# \5 u# b因為我設計的是sensor readout電路
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
, G$ p! g4 a5 _* ], E



4.輸入共模範圍 與 輸出擺幅

/ t- ?' }! _, l這個問題在書上找不到
1 k; C, Y  ?& Z, s是不是要自己看.op所得到那些vgs,vgd,vt值
: r9 ]: t0 N/ A3 P2 ?' ?; L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？
hspice有比較快的方法可以獲得這些資訊嗎？

/ M2 J& f0 s9 F6 }( s& n5 l! z
" }) E! F' d1 N% P, E* [" O7 q
- p1 m) G3 q- y0 c& f
以上問題
' H( ]+ B* s" [3 T, j1 w) n0 i請您不吝賜教 感激不盡 <(_ _)>

sereniva

5.
% b" K0 \2 Z' g9 t& c8 |) f. h- c最後想請問一個寫netlist的小問題
在網路上看到一些例子，特別把mos寫成並聯好幾個
* \( v( ~, Q) Hmp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3
- F9 ~7 a# z5 {& J3 L- Y這兩種寫法有什麼差別嗎？(模擬或layout上)
如果不用下面的寫法會有什麼缺點？
& C: v5 p+ z6 A/ Y4 F6 W% u

  T  a! l5 f4 Y9 a9 c2 a% U
) C$ x, e' ^% d. H% f
0 M: E% j( e. L附上小弟寫的folded cascode(輸入為PMOS) netlist:
  m! W$ z- h1 X+ z( a
folded
0 j8 [7 h, O7 o/ Y: E- d+ r0 Y.global vdd vss
* M0 M! R! d8 k- T) ]" R# l: }
.option acout=0

.option post=2
$ V$ r) g1 I3 w6 J+ ^.option probe

! e4 S0 }5 c$ Y2 V6 C7 ?.protect
. u5 S8 A9 x! m' H+ O# J$ K.lib ./rf018.l tt
% i& l* Z# t* c; W8 y% x6 Y1 o.unprotect

. z2 Q% y$ M# K: S1 D$ ]mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u
# s* m" Y% L3 t2 v- emp2 2 in2   7 vdd pch l=0.35u w=30u
mp3 5  5  vdd vdd pch l=0.35u w=15u
  z& G1 f6 l4 emp4 6  5  vdd vdd pch l=0.35u w=15u
mp5 out2  out2  5 vdd pch l=0.35u w=20u
mp6 out1  out2  6 vdd pch l=0.35u w=20u
9 h, _8 V' H5 a9 T( z' amp7 7 b1 vdd vdd pch l=0.35u w=50u
mn1 out2 b2 1 vss nch l=0.35u w=5u
& D+ x% u4 o1 ?- W5 F% m4 G. jmn2 out1 b2 2 vss nch l=0.35u w=5u
/ U: v8 h+ W- B& g; t9 d: hmn3 1 b3 vss vss nch l=0.35u w=25u
mn4 2 b3 vss vss nch l=0.35u w=25u

*輸入端的描述
vd 9 0 dc 0 ac 1
. W8 J: `+ I6 w- v& s- Wevd1 in1 8 9 0 0.5
, `6 T3 M' f5 R4 cevd2 in2 8 9 0 -0.5
) G* l7 S& t. l/ \: W" X9 Cvcm 8 0 dc 0
vdd vdd 0 dc 3.3v
- Y, [% _  O% m6 V: [vss vss 0 dc -3.3v
2 k6 q: H2 D4 V1 }* p+ _2 a5 ?6 J
  y& ^( d; s+ S/ {& g3 M( m0 t: V1 q9 Ovb1 b1 0 2.4
2 J; ?; \  Y) y3 qvb2 b2 0 -1.2
: y! b# V1 m2 G3 W# }+ fvb3 b3 0 -2.4
& |0 E4 w' N8 t% v
. }* J( P( |' [) W) l.op
' D( e* ?' Y& T  M.ac dec 10 100 100g

  V' S* V" L$ ~* y*讀取輸出端的描述
.print ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
.probe ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
0 x! l+ }/ o2 M; P.print ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)
.probe ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)

' y6 o% z4 N) A/ Y) p* K.end

semico_ljj

和单端输出的一样模拟!只是Gain是原来地一半而已

小美

GAIN是原來的一半？
- b( V; m2 }& b5 K& m* |可否請問一下這是什麼意思阿

rice019

Gain差兩倍
2 E! }* m1 O, h7 Y' B因為是你實際上Gain是看VOP-VON
差兩倍gain實際上也才差6dB左右
# S, `  I8 y, C4 A/ @$ g所以都常都只看VOP/VIN大概是就是Gain大小

小緯仔

5.
& W* y6 l9 R0 s最後想請問一個寫netlist的小問題
  m; A" e" i1 T3 }+ o7 l在網路上看到一些例子，特別把mos寫成並聯好幾個
+ L& r, Q6 O9 q1 a! E7 Hmp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u
, u) u$ A0 z1 O  z. W' i. X8 Tmp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3
這兩種寫法有什麼差別嗎？(模擬或layout上)
) R5 G4 C9 |7 i; I6 |# X& [% w) ~======================================
我絕得啦！雖然width感覺都相同
但是跑hspice時候可以看到他們應該在不同的pch裡
例如...pch.1   pch.2 所以裡面有些參數就不一樣
像是Vt~~或者mobility.....
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
; ^5 H8 Q% B* s4 t& h
7 Q+ l2 f9 r0 Y% a# Q8 \% W$ n以上是小弟的淺見...

deltachen

謝謝大大的分享~知識因分享而壯大！

arichpanda

我也有類似的問題說，放到現在一直不知道為什麼?
希望能有高手大大來解答!!!

tekoman

mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3
% R- Y) Y+ \9 \* M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，
& c" z; v3 K/ f4 a可以劃分出許多操作區域，他的物理參數會不同。

s33421

再爬文 還好有看到大大有提早先問 得到答案了 謝謝!!

anita66

看到大大們這麼踴躍的回覆, 蠻多收穫的, 3Q~

semico_ljj

仿真单边电路就可以了！

angelwin

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

bruan43

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 !

semico_ljj

只要拿单边电路仿真就可以了！简单方便

king6288tw

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。
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。
+ \2 U# v; x* S: c( E3.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
4.Allen的書應該有。
" f6 P9 K( x+ t6 B6 E" r5.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

hungda50310

收穫好大~~~
) I2 @* D0 r3 V7 G* C謝謝分享XD~~

anita66

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~