Dwustopniowy wzmacniacz operacyjny

Obliczenia, badania symulacyjne i projekt topografii

Zadanie 3:

·       przygotowanie do laboratorium -  zaprojektowanie standardowego dwustopniowego wzmacniacza operacyjnego,

·        badania symulacyjne zaprojektowanego wzmacniacza operacyjnego,

·        projekt topografii wzmacniacza, ekstrakcja schematu z projektu topografii i weryfikacja końcowa parametrów wzmacniacza.

 

W zadaniu należy wykonać standardowy dwustopniowy wzmacniacz operacyjny, posługując się procedurą przedstawioną na wykładzie, dla technologii AMI Semiconductor 0.50 Micron C5N. Parametry wzmacniacza podane są w tabeli, a przyporządkowanie wersji do poszczególnych osób znajduje się w pliku lista_aus. UWAGA, rozmiary tranzystorów można zmieniać ze skokiem λ=0.3μm, przy czym  minimalny rozmiar tranzystora wynosi W/L=3λ/2λ. Do obliczeń przyjąć następujące parametry tranzystorów: NMOS KP=120u VT0=0.65 GAMMA=0.5 LAMBDA=0.04; PMOS KP=39u VT0=-0.92 GAMMA=0.57 LAMBDA=0.06. W rzeczywistości współczynnik modulacji długości kanału LAMBDA zależy od długości kanału tranzystora. Aby to uwzględnić można skorzystać wartości LAMBDA zamieszczonych w pliku lambda-f(L).txt 

 

 

Po wykonaniu obliczeń należy zweryfikować symulacyjnie (Spice MOS Level 1) podstawowe parametry wzmacniacza (Av, GB, PM, ICMR, Vout range, SR, Pdiss). Następnie dla modelu MOS BSIM3v3 AMI 0,5um dokonać optymalizacji wzmacniacza, tak aby były spełnione zadane parametry. Wszystkie parametry wzmacniacza (Av, GB, PM, ICMR, CMRR, PSRR, Vout range, SR, Rout Pdiss) należy zweryfikować symulacyjnie i umiścić w tabeli. Projekt topografii wzmacniacza wykonać przy użyciu programu MAGIC stosując rozmieszczenie tranzystorów podobne jak w zadaniu 1. Z projektu topografii należy wykonać ekstrakcję schematu wzmacniacza i przeprowadzić końcową weryfikację (i ewentualną optymalizację) parametrów wzmacniacza.

 

Do zadania należy sporządzić sprawozdanie w formacie doc, odt lub pdf według załączonego wzoru. Sprawozdanie powinno zawierać zestawienia wyznaczonych parametrów w tabeli oraz odpowiednie wykresy, obliczenia i wnioski. Do sprawozdana należy dołączyć pliki do symulatora SPICE (cir) i projekty topografii (mag). UWAGA! Do każdej symulacji należy załączyć odpowiedni plik gotowy do uruchomienia! Spakowane sprawozdania wraz załączonymi plikami należy przesyłać wyłącznie email’em, w temacie podać: Imię_Nazwisko_numerindeksu_AUSLAB_rok_zad3_vx (vx - nr wersji).

 

Parametry wzmacniacza:

     

Parametr

Jednostka

Opamp_v1

Opamp_v2

Opamp_v3

Av ≥

V/V

20000

10000

10000

GB ≥

MHz

5

 10

13

ICMR ≥

V

1.2-2.7

1.2-2.7

1.2-2.7

Voutrange

V

0.3-2.7

0.3-2.7

0.3-2.7

CL

pF

10

6

5

SR ≥

V/µs

7

8

8

Vdd

V

3.0

3.0

3.0

Vss

V

 0

 0

 0

Pdiss

mW

0.6

1.0

1.0