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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  n  V+ v' w" D
找了書來看,上面都只有單端的例子 = =' d5 P) _7 J6 a! v( B
現在跑fully differential感覺問題非常多 @@* {; A* D. p: b& T; E+ C
" y! s6 [, p8 ]2 A1 n
我是跑folded cascode(輸入端為PMOS)  netlist po在下一樓
# M7 p/ V7 ^) G( Z! M2 j5 M1 ]
* p" x& \4 z& D3 T$ X* |9 D1.
7 U8 F, g( |2 c首先,問題在於差動輸入端的描述+ m# o; A' [1 i3 h" R) v
我是考慮VCM相同,然後再灌入差動小訊號; T* b! }0 \7 l1 J* q2 g4 T5 L
2 M+ j' k+ ?6 Q) Z% p0 K9 }
*輸入端的描述
2 O9 l$ [- o7 h: C! l# j9 |vd 9 0 dc 0 ac 1% g% U: A' \* z. I  ?
evd1 in1 8 9 0 0.5; D( {9 ~! Z, a0 |# ]. s
evd2 in2 8 9 0 -0.5
4 R& p5 v9 M, ~  V" h, H8 ]) Lvcm 8 0 dc 00 \' ^0 e2 _% t; S/ X7 Q0 b
& Y5 _' V: v) x5 U( q

4 e9 @7 M) f3 E. N/ X這樣寫的話就是dc偏壓為0v,in1端 交流 0.5v,in2端 交流 -0.5v( H7 o: ^' b6 z" B. B  [
不知道這樣來描述差動對的輸入端是否是正確的?
: `5 ^' f6 ^1 M* Q, n. k, ]+ C) L( b; g4 P+ s$ u  p
, ~- t2 H' D6 b! @) l1 C' T; q

0 B0 ?; G9 {2 F( F8 a% {  Y1 |
& J; \# P4 ?8 G: `! w2.求雙端輸出的gain9 X& G5 i7 w. w7 O% J' H

" v8 t2 Z& W- Q0 m" Y- I9 C. i*讀取輸出端的描述
6 b  f3 Q" i, [* n.print ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)$ M# k) d+ }  c! ^0 ]/ ^# `. c  I
.probe ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
' B7 U+ n2 H* _; f5 I2 |& Z.print ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)5 l) M5 b' t6 {( |0 I. y
.probe ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)  ?! L6 H  o0 f8 C: N% w' X" B

8 y  r* j# g# f* {6 c& `' d. A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?
+ T& z: [* K1 X3 o7 \! y真是非常困惑
5 L& @+ J- l% e5 L& _: g+ X7 O! ?4 _5 o6 K
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% g+ k* u& y: `1 {- ]
這到底是為什麼阿?& G4 t& p: E% U# R% r3 o6 y! e
(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)& {: s3 @4 f! N1 k* Y
(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)* Y( R" K, u- V, v9 `
# \/ R2 w) c+ Y( l

& n1 R0 J' B7 E% S再來就是想求CMRR,這應該先求得共模增益(Acm)吧?- V4 H5 Y; q& q% x' X  b
這要怎麼求呢?- g) u+ G- @% h9 x" S
1 q  q/ n) p: s+ q6 }, ]' S
1 \1 [) O" B9 X2 q4 P
  I: }6 v3 l, B9 D- _3 P
3.輸出阻抗輸入電容1 R$ W* a6 r/ Z% X
請問輸出阻抗要怎麼求?2 a+ \6 f' e* u9 n
單端的時候直接下 .tf v(out) vin$ Q: [' |5 S$ y' J, f2 D  M9 E
但是雙端該怎麼寫?' I* S% w. ?$ v6 @2 r% V" a
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?: B- N8 ^! x% n

. J9 Q2 u- s' r2 a4 V- l2 ?還有有辦法求得輸入電容嗎?(從input端看進來的等效電容)
, m( h8 x  {' j8 V# I因為我設計的是sensor readout電路
' I% c/ g) y* U, Z/ I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
: u( \  T& y- Y# U  \3 M* y7 {( j4 U: z1 s) j. A# w+ `

$ [- Y1 H+ W+ _' Z, `& M3 r/ ?  B
3 T0 o" s5 F- l! t2 k, U' q
9 X5 B1 [& c! v4.輸入共模範圍輸出擺幅
. j1 [+ v9 ^6 ~- y
2 P/ l* S5 \: g3 s. `這個問題在書上找不到
. {+ y; Y4 c. b+ T+ B是不是要自己看.op所得到那些vgs,vgd,vt值$ T0 \1 O0 b; Q$ P: p3 z
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?; @& X" f9 F4 _# p/ k
hspice有比較快的方法可以獲得這些資訊嗎?
# L5 {* ?3 J/ `" m: e5 c2 O; O4 H7 X! j; f; {
6 B4 K9 K( u, q8 `- k

. w* V$ }9 T# Z/ J; k5 K9 F5 c+ S& h
* m1 J% N0 w% U1 z$ }5 ^1 ?& S以上問題3 ?- q" U. R" P
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.; h, Q9 a/ q/ K4 r+ v+ S
最後想請問一個寫netlist的小問題, `: _/ T4 C- \) d1 t
在網路上看到一些例子,特別把mos寫成並聯好幾個8 r; e0 ~2 x5 H$ }5 G
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u
' ]- [7 f* {8 e6 c0 m; ?mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3; \3 @/ k5 m- k4 R6 D7 |
這兩種寫法有什麼差別嗎?(模擬或layout上)
& _: L- |( U& H8 T7 U( S3 Y如果不用下面的寫法會有什麼缺點?
# L# z; `9 N) Y% }3 ?& Y
6 M, a% _; k+ q- V! X$ i5 a
4 }# {+ W( [2 U5 I* c9 T
1 R' h' F- Q$ }0 h: F/ Y) P% r: B8 [' I
9 ^8 N, w  _+ I( a附上小弟寫的folded cascode(輸入為PMOS) netlist:1 V" ^  h/ ^$ U+ W. f! l
; }) n" b2 l' ]3 Q
folded8 u( l3 c1 ?" K
.global vdd vss
# D& g" l; g% o$ e. f
+ v2 }1 O8 [' s  @/ B: d" W.option acout=0
; S. L7 U5 I1 R" Q/ q3 W
+ m* G4 j" L' P% Y.option post=2
2 v" \5 ~* y4 l5 X: |.option probe6 ?6 b1 y- i2 y) ?5 F1 o
2 C& j  `( r, L' I
.protect- B/ @6 U) O# r
.lib ./rf018.l tt% x; K5 ]9 v5 T! D
.unprotect* {8 ]4 R* [/ H
6 o' \' D# x  N) y5 j
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u- O& |! o6 J+ X& ~) q" g
mp2 2 in2   7 vdd pch l=0.35u w=30u
0 V, c! H* S% [4 smp3 5  5  vdd vdd pch l=0.35u w=15u
" Q) h; L; d( i$ E+ j! Z7 [mp4 6  5  vdd vdd pch l=0.35u w=15u
* T3 i# P% C8 v$ ]" z; G$ Lmp5 out2  out2  5 vdd pch l=0.35u w=20u
* [) R  I: ~( m, O4 p- w9 Wmp6 out1  out2  6 vdd pch l=0.35u w=20u
: D- v' h4 Z% j3 cmp7 7 b1 vdd vdd pch l=0.35u w=50u8 ?# G$ c" D) D0 ?+ c' ?: e% x! r
mn1 out2 b2 1 vss nch l=0.35u w=5u# C6 a; X1 }* U0 n( o' h
mn2 out1 b2 2 vss nch l=0.35u w=5u( a4 q& Y" C1 P3 T9 e' n8 u/ _9 g
mn3 1 b3 vss vss nch l=0.35u w=25u
  t: |' s- N: Rmn4 2 b3 vss vss nch l=0.35u w=25u
% c" k, q9 Z3 |  d" j' j& G8 H( {5 w3 ]5 L+ I2 I3 W- ]
*輸入端的描述  o4 [( m, F) g2 x2 A, U3 K
vd 9 0 dc 0 ac 1
. i% Z! S% ^  l( h. k# P9 qevd1 in1 8 9 0 0.5- G% z9 d+ o! [* [
evd2 in2 8 9 0 -0.5. A; J8 U2 \0 c6 S$ \
vcm 8 0 dc 0
4 |5 ]3 D. r3 G5 ]% T
vdd vdd 0 dc 3.3v
" ~! p, p& U( G; M! {vss vss 0 dc -3.3v
- W5 R" ]7 [+ p6 [0 ~
+ R! P) P- I$ ?0 i. {vb1 b1 0 2.4. }5 ~4 M' s) d7 N, u/ f/ _
vb2 b2 0 -1.2
8 b% c" y% P* L# m2 V: J5 mvb3 b3 0 -2.40 l3 P4 O0 F& `
6 V. M" x* s' L
.op2 R4 Y2 ]3 a: l# j: z3 z% t
.ac dec 10 100 100g* U1 l+ z. w, K1 `7 F4 b  L
0 z' {2 N" d( W# I7 P8 P; I% ^
*讀取輸出端的描述
: p1 w$ N- ], J, s1 V7 m.print ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
% _, g+ R4 }+ H6 ?3 R' c.probe ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
$ q3 D, k3 T4 Z# c; D3 H.print ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)# n9 S- }# B0 a+ Z& N% B
.probe ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)
( _: l7 [9 v) }6 e+ _

6 h8 L2 B( ]' C  T9 W1 y5 o. ].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?
4 E% j/ `; \6 G+ O& [) B% Z2 w. \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. D! h" a& C3 w7 S+ Z& s
因為是你實際上Gain是看VOP-VON
1 t5 ]8 F$ N4 Y4 q2 I& ~  c差兩倍gain實際上也才差6dB左右0 U2 B( ^6 T( _( F! v
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.
, `/ ]6 O6 P' n( @最後想請問一個寫netlist的小問題
+ C, B7 ?* |: U& E  i在網路上看到一些例子,特別把mos寫成並聯好幾個
3 y9 A6 W" o  [5 _2 dmp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u; z: k6 ~" Z7 W! v, u! N
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3
1 Y& e/ o- A! T4 M- G5 r2 `這兩種寫法有什麼差別嗎?(模擬或layout上)
: K# r- @: R! {8 K8 }======================================6 R( [" ^1 k( Q# Z2 ?
我絕得啦!雖然width感覺都相同
* R) j' B$ m' W2 Y但是跑hspice時候可以看到他們應該在不同的pch裡4 m0 T# w6 L- \; c. ]
例如...pch.1   pch.2 所以裡面有些參數就不一樣
8 A- y/ ?* T7 b. I) F2 n5 o8 O像是Vt~~或者mobility.....0 k) X; d2 l  E+ U5 L( g2 U
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( l/ j( j6 x: H: j* n

1 }! |  M5 X) T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?
4 Y  G  R/ y! g4 @  {! Y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 n  A  p; h* F- V4 v) m: U/ Hmp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3$ O. _/ ~. y0 {2 ?
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,
# U2 W7 ]3 p& v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。/ S% I0 W0 C! [! P" x# R, R
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。
8 w3 k( v4 ]' [" ?5 p3.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
2 _% f9 j2 c: i  F% s4.Allen的書應該有。
4 z* s. i  u& I6 o7 ?# m" u5.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~~~
3 \0 ~% {9 e, J- B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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