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？
8 h8 E- t' \& Q8 m! C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 @@
( s* h7 {" l5 S7 G: U
我是跑folded cascode(輸入端為PMOS)  netlist po在下一樓
4 p9 H- v0 ^9 \% [4 |
0 O* q% K5 s5 _/ U9 s! f4 A! O1.
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

*輸入端的描述
8 }! \6 {3 d( ^2 O# @vd 9 0 dc 0 ac 1
evd1 in1 8 9 0 0.5
# N& |+ W. t8 ?% uevd2 in2 8 9 0 -0.5
* E/ d: ^( ?7 r( [9 `vcm 8 0 dc 0

( y9 d4 O, t& V) Q8 f% n3 v0 I4 ^
1 z; l: R, n0 g) Q這樣寫的話就是dc偏壓為0v，in1端 交流 0.5v，in2端 交流 -0.5v
不知道這樣來描述差動對的輸入端是否是正確的？

) [" X" M! j6 K1 i


! b" H) m1 g3 I- Q$ [; i- c1 e" a2.求雙端輸出的gain
( S) a  e. g+ E: R% F+ O9 p' f
*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)
5 y2 u7 w! P5 |* ^6 r.print ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)
.probe ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)
, E2 N& S& R  \, m  y
( r0 ?7 i: t& m4 ?% N% u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？
真是非常困惑
! z1 @0 x) a2 I5 t
* d! ^5 a* l9 \6 ^) b# S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
% @- p, i" J4 ~- V4 z- Z7 F  i, X這到底是為什麼阿？
' X2 q  N2 S' i4 g: m! J( _6 G4 n(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)
(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)
# k) B9 C3 e8 O/ W

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？


+ z1 w  J" c5 x0 z# ]1 b
3.輸出阻抗 與 輸入電容
4 [; T  h" c% E3 v2 b4 G1 O9 K請問輸出阻抗要怎麼求？
( u! P, F7 M  c5 N) @4 w0 H2 u單端的時候直接下 .tf v(out) vin
$ d3 A4 T7 c- m2 d  b/ C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？

還有有辦法求得輸入電容嗎？(從input端看進來的等效電容)
因為我設計的是sensor readout電路
8 X0 M7 M; K8 q8 J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
7 H) y* K% Z( A/ C$ A0 x( l

1 ^0 p3 ?0 ^1 D* ]4 ?6 Y

4.輸入共模範圍 與 輸出擺幅
+ F: @" a5 _% ~& E) E- ]
/ X6 ^( d* w1 Z6 R2 s2 h, D這個問題在書上找不到
* ?! g' V% H  l' J* f是不是要自己看.op所得到那些vgs,vgd,vt值
9 r9 X! y3 t+ B$ p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？

5 ]; }- U6 {# z3 q4 l


以上問題
請您不吝賜教 感激不盡 <(_ _)>

sereniva

5.
最後想請問一個寫netlist的小問題
/ q: D% J* v2 `0 J: L5 D, D在網路上看到一些例子，特別把mos寫成並聯好幾個
1 {" p& c& M  g0 W, z0 xmp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u
mp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3
% l- A, A, M5 J) s; L這兩種寫法有什麼差別嗎？(模擬或layout上)
$ n' k# @( R5 a3 s9 W如果不用下面的寫法會有什麼缺點？
1 k- R% h" k9 R  m! ~/ [" i



附上小弟寫的folded cascode(輸入為PMOS) netlist:
. L3 r$ \, m9 g% D% w. o- T/ e
9 N" \* {' T) o3 i7 \folded
.global vdd vss
4 h* C2 P/ P# D
" s6 ?* D4 Y6 S.option acout=0
, n3 z+ l) f, X. M5 y
) f3 B6 a0 R' A# J* F' R.option post=2
( d! ~) {+ z8 F0 J4 C- H.option probe
; t, N% }4 k! K6 p% ?( v
.protect
.lib ./rf018.l tt
1 n; j% t$ L1 c, y+ k# \5 y.unprotect

- E5 v0 [7 O( \; |' r( W) v9 ymp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u
: H. ?) Q2 Z4 v) tmp2 2 in2   7 vdd pch l=0.35u w=30u
" X2 k" @* N3 m0 }" {% Amp3 5  5  vdd vdd pch l=0.35u w=15u
( S  o7 K( Y. K2 K3 E5 ]% ]! qmp4 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
mp7 7 b1 vdd vdd pch l=0.35u w=50u
mn1 out2 b2 1 vss nch l=0.35u w=5u
mn2 out1 b2 2 vss nch l=0.35u w=5u
mn3 1 b3 vss vss nch l=0.35u w=25u
mn4 2 b3 vss vss nch l=0.35u w=25u
( F# D- M1 ]7 A* [& h: p: L
*輸入端的描述
vd 9 0 dc 0 ac 1
evd1 in1 8 9 0 0.5
* S$ c; ]4 L9 Y7 O) S, sevd2 in2 8 9 0 -0.5
vcm 8 0 dc 0
vdd vdd 0 dc 3.3v
vss vss 0 dc -3.3v
2 J9 l+ s4 o7 A+ q" j# _
' M! U4 j+ c0 `" o3 V2 p4 }. F  Mvb1 b1 0 2.4
vb2 b2 0 -1.2
vb3 b3 0 -2.4

  V9 L! ~, N; H1 s5 o( [.op
5 G  ?6 S8 S. `' H% J.ac dec 10 100 100g
; T! F5 {' A8 Z# Y2 \" R, U
, q" O: e) C5 h9 g5 E*讀取輸出端的描述
$ ]) B& R3 J! \+ F.print ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
.probe ac v(out1) v(out2) v(out1,out2)
, Z& y0 C7 `& U* {6 J: C.print ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)
.probe ac vdb(out1) vdb(out2) vdb(out1,out2)
" N% @8 _  ^7 k6 f1 m; v
.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？
  Q) e3 a" ]* ?3 `. O可否請問一下這是什麼意思阿

rice019

Gain差兩倍
+ Z2 G# b+ ^3 F6 a0 A, @* [+ 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
所以都常都只看VOP/VIN大概是就是Gain大小

小緯仔

5.
4 k/ l: _+ I" f$ T* h/ }1 Q最後想請問一個寫netlist的小問題
% C" {9 G/ L) G; ~3 v在網路上看到一些例子，特別把mos寫成並聯好幾個
( i* N/ @2 m9 m# `% ymp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=30u
) P% \+ ]2 F2 \/ O: d# @& \. E! }mp1 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)
6 U9 P" S) d$ M  ~======================================
我絕得啦！雖然width感覺都相同
7 `% v/ o; |; E  Z+ O, b7 G2 [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.....
" ?1 h5 F. b" Z. T& s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
$ r7 w7 R9 M' q+ D6 ~
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
2 r* Z$ d) `( h9 wmp1 1 in1   7 vdd pch l=0.35u w=10u m=3
1 v0 G5 ^  f8 Y$ T  m3 ~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，
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。
4 |- g# V. a% p2.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。
6 X5 P% S6 V% X& X- g" n! L3.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。
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

hungda50310

收穫好大~~~
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~