软件实训实验讲义2

实验1 二极管的I-V特性

本实验的目的在于学会用Cadence观察二级管的I-V特性。

1.1电路图

按照图1.1所示画出电路图。所用的元件分别是analogLib库中的vdc、res、diode和gnd。示例中的电阻过大，实际仿真中设电阻为0

图1.1 二极管的仿真电路图

1.2设置各元件参数

在这里要设置二极管的参数、电压源的参数和电阻的参数。

二极管的参数设置如图1.2所示，在Model name栏填入ndio18，说明用的是1.8V的电源电压，并且是n+/pwell二极管，在Multiplier处填入1 (这代表此电路中用的二极管并联个数为1)，其它参数都采用默认设置。

图1.2二极管参数设置图

电压源的参数设置图1.3所示，在DC voltage处填入vin (填入变量是为了要做直流扫描)

图1.3电压源参数设置

电阻的参数设置如图1.4所示，在Resistance后面的框中输入电阻值(默认为1k，此处采用默认值)。

图1.4电阻参数设置

1.3设置仿真参数

在原理图编辑框中，选Tools→Analog Environment,打开ADE对话框。

①设置库路径。在ADE窗口中，选Setup→Model Libraries,在section项填入工艺角tt(典型工艺角),然后让光标停留在Model Library File框中，点击右下角的Browse,然后选择以下文件作为仿真模型库文件：

/cad/smic018_tech/Process_technology/Mixed-Signal/SPICE_Model/ms018_v1p6_spe.lib 然后点Add，得到如图1.5所示对话框：（最后点ok设置完毕）

图1.5库路径设置

②编辑变量。在ADE窗口中点按钮，就会弹出EDV窗口，然后在此窗口中点Copy From，

会自动从原理图中提出相应的变量，我们前边的vin会被自动提出。将其初始值设置为0，初值可以任意，但一定要有，否则仿真会出错，如图1.6所示。

③选择分析类型。在ADE窗口中选Analyses→Choose,就会弹出分析类型对话框(即CA窗口)，然后选中dc，Save DC Operating Points(为了方便观察管子的工作点而选)，在Sweep Variable 栏中选择Design Variables,然后于Variable Name栏输入要扫描的变量vin ，具体设置如图1.8所示：（表示对vin做直流扫描，从0到1.8V）最后点击ok设置完毕。

④输出设置。在ADE窗口中，选Outputs→To Be Plotted→Slected On Schematic。然后在电路图中选择想要观察电流的结点，本实验选二极管的阳极(注意：观察电流点击元件的pin脚，会出现一个彩色圆圈；观察电压点击相应的连线，连线会改变颜色)，选择完成后按键盘上的ESC键退出选择输出状态。在Analog design environment窗口中的Outputs输出部分就可以看到我们所选择的点。然后选Outputs→To Be Plotted→Add To保存输出。点击Seession→Save State保存当前仿真设置。完整的设置好的ADE对话框如图1.7所示：

图1.6变量设置

图1.7设置好的ADE窗口

图1.8 dc分析设置

1.4电路仿真

参数设置完毕之后，就可以开始电路仿真了。方法是在ADE窗口中，选Simulation→Netlist and Run就开始仿真了，如果整个过程都没错，那么系统会自动输出二级管的I-V曲线，如图1.9所示。可以看到该二极管的阈值电压大约是0.75v左右。

图1.9二极管的I-V特性曲线

实验2 BJT和MOS晶体管的I-V特性

本实验学习测量BJT和MOS管的I-V特性，并观察BJT和MOS管的gm、ro、Vgs、Vds、寄生电容等参数。

2.1 BJT晶体管的I-V特性

1、创建cellview(bjt)

按照如图2.1所示画出电路图。用到的元件符号分别是analogLib库中的vdc、res、npn、gnd。

图2.1电路图

三极管的Model名为npn18a100(可以从工艺库文件

/cad/smic018_tech/Process_technology/Mixed-Signal/SPICE_Model/ms018_v1p6_bjt_spe.mdl中查到，其中18的意思为电压为1.8V，100代表晶体管发射区面积为100um2)。参数Multiplier代表该种npn晶体管并联的个数)，这里我们设为2，如图2.2所示。

为了得到三极管的输入与输出特性曲线，我们把发射极电压和基极电压分别设为变量vce和vbe。

图2.2 bjt晶体管参数设置

2、输入特性

三极管的输入特性是指当集电极电压Vce为常数时，基极与发射极间电压Veb与基极电流ib之间的关系。

如同前一个实验介绍的方法，打开仿真窗口，先设置好model路径，模型文件依然选择/cad/smic018_tech/Process_technology/Mixed-Signal/SPICE_Model/ms018_v1p6_spe.lib，注意section设为bjt_tt。然后添加变量vbe和vce。再按图2.3对话框设置好DC分析。其中DC分析是对vbe进行扫描，扫描范围从0到1.8V。vce的初始值设为1.5V。最后设置输出，这里我们要看的是基极电流，所以点击三极管的基极pin脚。

Netlist and Run 图2.3 npn三极管输入特性仿真设置 然后点“Netlist and Run”进行仿真。得到的输入特性曲线如图2.4所示。横坐标是基极-射极电压vbe的变化，纵坐标是基极电流ib的变化。

图2.4三极管的输入特性曲线

3、输出特性

三极管的输出特性是指以iB为参变量的共射极电流iC与UCE之间的关系。 先设置好Analog Design Enviroment 对话框，注意这次DC分析所扫描的变量是vce，扫描范围为-0.3到1.8V。如图2.5所示：

图2.5 npn晶体管输出特性仿真设置

然后点Tools→Paratrmetric，弹出如图2.6所示的Parametric Analysis窗口，进行参变量设置。由于我们输入为电压源，无法把电流作为参变量，因此我们以vbe作为参变量。

于Variable Name栏输入参变量vbe，范围为-0.3到1.8。参变量扫描方式选为Linear Steps(线性步长改变)，步长设为0.3。如图2.6所示。

图2.6参量扫描窗口

然后点Analysis→Start，得到三极管输出特性曲线，如图2.7所示。每条曲线都是在vbe固定时，Ic随着Vce电压改变而变化的曲线，改变vbe得到许多条曲线。

图2.7三极管的输出特性曲线

2.2 MOS晶体管的I-V特性

1、创建cellview并画出电路图。这一步和前面的方法一致，电路图的cell名可以自己取。各元件参数如图2.8所示，用到的元件符号为analogLib库中的vdc、nmos4、vdd、gnd。

图2.8电路图

两个电压源和mos管的参数设置如下所示，其中要注意电压源V0的DC voltage值设为变量vgs。同样的电压源V1的值设为变量vds。

图2.9 电压源的参数设置

nmos晶体管的模型为n18，这是1.8v nmos晶体管的模型，选择其栅长l为0.18um，栅宽w为2um，注意填入尺寸时不要加单位，系统会自动加上长度单位M。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cwlf.html