姓名：陈相任 学号：1152120128 班号：1521201 一、实验目的
1、学习并掌握PMOS管和NMOS管的器件内部结构、工作原理并利用它设计基本的集成电路。
2、学会分析一些常见的集成电路图，并能设计出一些基础的集成电路。
3、熟悉并掌握与集成电路设计相关的一些软件的使用和操作，学会绘制一些常见的电路图并通过软件进行仿真。
4、培养实际动手操作能力、自学能力、与人合作能力及分析问题解决问题的能力，为以后进实验室打下基础。
二、实验原理及步骤
Cadence 公司的 Spectre 仿真器的实质和 HSPICE 等 spice 仿真软件是一样的，但由于集成了 cadence 的 ADE 仿真集成环境，可以在图形界面下操作，使用更为方便和直观一些，比如，不用写 spice 的网表程序，可以在 schematic view 中绘制电路图。
这里仍以下图的电路作为例子，讲解工具的使用和基本电路分析的方法。
编辑电路图（schematic）
启动 cadence 的设计环境平台，在命令行提示符($)下执行，$ icfb &
首先建立一个设计库，tools -> library manager， File -> New -> Library，
在Name内添上lab1,ok后,选择 Don’t need a techfile,然后ok。
这样就建立了一个设计库。这里之所以不选择编译 techfile，是因为我们只进行电路的设计和仿真，如果还有设计电路的版图，则根据选择的工艺厂家的 techfile 来进行编译。然后，在设计库里建立一个 schemtic view，在 Library Manager 菜单 New-> cell view，填入 amp1，view name 选 schematic，然后 ok，则会出现电路图的编辑界面。
插入元器件，选择analogLib 中的 nmos4 、pmos4、res、cap等器件。 形成如下电路图，然后 check and save，如下图。
下面做这个放大器的 symbol， Design->Create Cellview -> From Cellview， 在弹出的界面 ，按 ok 后出现 symbol Generation options，选择端口排放顺序和外观，然后按 ok 出现 symbol编辑界面。按照需要编辑成想要的符号外观，如下图。保存退出。
下面建立仿真的电路图 cut_amp1。方法和前面的“建立 schemtic view”的方法一样， 但在调用单元时除了调用 analogLib 库中的电压源、 （正弦） 信号源等之外， 将此放大器 （lab1中的 amp1）调用到电路图中，如下图。
在 schematic 编辑界面，选择 Tools-> Analog Environment，出现 Virtuoso Analog Design Environment (ADE)，如下图
在 ADE 中 ， 设 置 仿 真 器 、 仿 真 数 据 存 放 路 径 和 工 艺 库 ， 具 体 地 ， setup->Simulator/Directory/Host„ 中 选 择 simulator 为 spectre ， project Directory 改 为./simulation。Setup->Model Libraries中 Model Library File 找到sm046005-1j.scs文件填入 ， section 部分填 typical，如下图，按 add，然后 ok。
Variables->copy from cellview, 则电路中的变量出现在 ADE 中 Design Variable一栏中，如下
三、实验仿真结果及分析
1、直流仿真
首先设计仿真电路中的变量，vpower=3，vbias=1，va=2，f0=100K。 然后选择 Analyses->choose，在 analysis 一栏中选 dc，在 DC Analysis 中选中 Save DC operatingPoint；在 sweep Variable 中选中 Design Variable， variable Name 填 vbias， 在 sweep Range，start选 0， stop 选 3，然后 ok。
然后，simulation->Netlist and Run，运行仿真。再后观察仿真波形，这里有两种波形查看工具，一种是 WaveScan，一种是 AWD。在session->options 中进行设置。这里选择 AWD。在 tools 中选择 calculator。按 vs 按钮，在 schematic 中选择需要输出波形的节点，如 out，然后按 plot，得到如下波形
可见输入偏置在 772.5mv~903.7mv 的范围内存在一个高增益区，因此输入偏置应设置在这个区域内，改 vias 从 1v 到 0.86v。由于在做直流仿真时也选择了 Save DC operating Point，因此可以查看电路的工作点，在 calculator 中按 vdc，同时选中 Evaluate buffer，比如查看 out 的电压工作点。也可以查看器件的工作状态，按 op，然后在电路中选择需要查看的器件，如I0/M1的 vth。 2、交流仿真
后选择 Analyses->choose， 在 analysis 一栏中选 ac， 注意此时 vbias 已经选择到了 0.82v。Sweep Variable 选 Frequency，Sweep Range 选 1~100M，按 ok。 然后，simulation->Netlist and Run，运行仿真。仿真运行结束后，仍可以采用 calculator 打印结果。这里采用另外一种方法，在Results-> Direct Plot选中AC Magnitude & Phase，然后在schematic view中点中out，则 AC 的结果打印如下
3 瞬态仿真
后选择Analyses->choose，在 analysis 一栏中选 tran，大信号 1V 时
大信号 1V 时
四、实验心得与体会
通过本次实验培养了实际动手操作能力，在老师和师兄的耐心指导下顺利完成了电路图的绘制以及电路的仿真，熟悉并掌握了该软件的使用操作，为以后的集成电路设计打下了基础。对该集成软件的使用流程有了详细的了解和掌握，建立了库函数的概念和思想，对类似于该软件的其他电路仿真软件的使用起到了触类旁通的作用。
实验中出现了许多问题，例如在打开软件时需要输入一些指令操作，如果多输入或者少输入一个字母都会导致软件无法打开。还有在设置场效应管的参数时需
要准确输入，不然会导致仿真结果有所差异。在绘制电路图时可用一些快捷键来提高绘制电路图的速度。所以我们在使用学习软件时需要认真仔细，切不可毛手毛脚，也不要反应迟钝，要学会勤于思考，虚心请教，培养自己分析问题解决问题的能力，以及与人合作的能力。
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