中国科学技术大学软件学院 实验讲义

实验二 基于Cadence的电路频响分析及仿真

实验目的：

进一步熟悉Cadence Virtuoso软件的基本操作步骤，掌握频率响应的基本计算和仿真分析方法，理解系统设计中零极点与频响特性关系。

实验内容：

1.基本RC电路频响分析和仿真 2.两级RC频响特性仿真 3.单级运放频响计算和分析

实验环境：

PC、Vmware虚拟机7.1.1、Cadence虚拟机版免安装程序、纸和笔

预备知识：

1. Cadence Virtuoso基本操作步骤 2. 系统传递函数、零极点概念 3. 单位增益带宽、相位裕度

实验步骤：

1. 基本RC电路频响分析和仿真 1）。单极点传输函数——RC 低通电路

如图1所示为单极点系统——RC 低通电路，其中阻值为1k，电容为1p，传输函数为： 计算极点 p0=1/（2πRC）= ______Hz，通过仿真获得频响结果并记录: (1) -3db 带宽点，即截止频率点的相位为__-44.6605__ (2) 频率趋向无限大时的相位为_____

(3) 在-20db、-40db、-60db、-80db时的频率值分别为多少 1.5890G 16.001G 160.686G

图1 RC低通电路仿真图例

2）。单极点单零点系统——CR 高通电路

如图2所示为单零点系统——CR 高通电路，其中阻值为1k，电容为1p，传输函数为： H(s)=RCs/(1+RCs)，计算单极点 p0=1/（2πRC）= ______Hz，单零点为Z0=______通过仿

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真获得频响结果并记录:

(1) -3db 带宽点，即截止频率点的相位为_____ (2) 频率从0趋向无限大时，相位变化为_____

(3) 在-20db、-40db、-60db、-80db时的频率值分别为多少

图2 CR高通电路仿真图例

3）。两阶RC 系统

如图3所示为两阶RC系统，相当于一个两级放大器的电容电阻负载图，通过AC仿真获得该电路的频响曲线并记录。

图3 两阶RC系统仿真图例

2. 单级运放零极点分析 如图4,所示，电路参数为 VDD=5V（vdc）

Vin:dc=1.5V,ac magnitude=1V(vsin) M0: w/l=20u/1u(nmos4) Rd=10K(res) Rs=100K(res) Cc=1pF(cap) CL=2pF(cap)

其中，mos管选用CSMC05MS库的nmos4，其他器件都在analogLib中。

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图4 单级运放零极点分析图例

1、DC仿真

仿真后观察MOS管DC特性：results->print->DC operating points,在schematic中选中MOS管，观察并记录results display window中的MOS特性，如跨道、电流、阈值电压、工作状态（截止区，饱和区or线性区）等。 2、AC仿真

频率扫描f：10~1GHz，观察并记录放大器的频率响应特性。（直流增益，幅频与相频曲线） 3、PZ仿真

Choosing analyses 选择pz，“select”输出端口和输入源，点击右下角Options设置频响分析的最大频率fmax为100GHz ，“OK”关闭pole-zero options。仿真结果可在simulation->output log…中观察。

a)分别估算Rs=0，Rs=100K（其他参数不变）时，运放的零极点，并通过spectre软件仿真验证，给出仿真数据。

注：当RS较大时的极点分析，参考教材p144。

b)观察并记录Rs=10，Rs=100，Rs=10K（其他参数不变）时，运放的零极点，分析该结果。

实验报告内容：

1. 完成各步骤内容，记录结果，给出结果分析，提交至教辅系统，截止时间 4月8日 24:00