gmId設(shè)計仿真及MOS管特性

一、gmId設(shè)計仿真

以tsmc180nm工藝的nmos2V為例，搭建gmId設(shè)計電路schematic如figure1：

figure 1 nmos2V的gmId設(shè)計電路原理圖

MOS管的長L設(shè)置為變量L，寬W設(shè)置為1u，柵極加電壓為直流變量VGS，電源電壓Vcc設(shè)置為0.6V。shift+x檢查保存后，進(jìn)行ADE L設(shè)置。

figure 2 ADE L設(shè)置變量

variables-edit-copy from，設(shè)置L=200nm，VGS=300mV。

figure 3 DC設(shè)置

analysis-choose-dc，設(shè)置如圖figure3，掃描參數(shù)VGS：0.1V~1.1V。

figure 4 新建save.scs文件

在工作project文件夾下新建workarea文件夾，在workarea里新建save.scs文件，內(nèi)部寫入figure4所示內(nèi)容，保存。（注意：M0為電路原理圖中MOS管的name，我的電路為M0）

figure 5 設(shè)置定義文件

在ADE L中，setup-simulationfiles，將剛剛創(chuàng)建的save.scs文件設(shè)置為定義文件。如figure5所示。

figure 6 result browser查看DC下各參數(shù)值

netlist and run后，ADE L中Tools-resultbrowser，出現(xiàn)figure6窗口，點擊psf文件里的DC文件里的M0，底下的signal會顯示M0的各個直流參數(shù)，每個直流參數(shù)里包含所有掃描的VGS下對應(yīng)的參數(shù)值。后面output的設(shè)置會用到這些參數(shù)值。

figure 7 output設(shè)置

在ADE L中，output-setup，輸入name，比如gmid，然后open打開計算器，此時在figure6的resultbrowser界面的signal中找到gmoverid參數(shù)，右擊選擇calculator，將gmoverid參數(shù)導(dǎo)入計算器中，在output設(shè)置界面點擊get expression獲取表達(dá)式，apply一下gmid這個輸出參數(shù)就設(shè)置好了，就可以設(shè)置其他參數(shù)了。設(shè)置其他參數(shù)可能需要在calculator中編輯表達(dá)式，比如figure7中IdoverW就是用id/W作為表達(dá)式。（注意：W不在psf-DC下，而在psf-instance里面。）另外兩個表達(dá)式：ft=gm/(Cgg*2π)，gmro=gm/gds。

figure 8 saving state保存ADE L的設(shè)置

在ADE L中，session-savestate，按照figure8設(shè)置保存，方便日后調(diào)用。

figure 9 參數(shù)分析設(shè)置

在ADE L中，tools-parametricanalysis，設(shè)置MOS管長的變量L為0.13u~1，仿真五條曲線，steps設(shè)置5。此時不直接運行，點擊file-saveocean script，保存為腳本，命名為gmid.ocn，我們在腳本直接修改設(shè)置plot。

figure 10 gmid.ocn保存命名

figure 11 修改gmid.ocn腳本

在工作路徑內(nèi)找到gmid.ocn，打開后將腳本最后的plot全都刪除，編輯為figure11的腳本。保存退出即可。

figure 12 運行g(shù)mid.ocn腳本進(jìn)行仿真

不用再用ADE L仿真，直接在命令處輸入 load(“gmid.ocn”)，回車就進(jìn)行netlistand run了，得到figure13的以gm/id為橫坐標(biāo)，ft、Av、Id/W為縱坐標(biāo)的三個圖像，每個圖有五條不同L的曲線。

figure 13 nmos2v的gmid 仿真結(jié)果

二、MOS管特性設(shè)計仿真

1.電壓轉(zhuǎn)移特性曲線

figure 14 電壓轉(zhuǎn)移特性曲線電路原理圖以及ADE L設(shè)置

電路原理圖：漏源電壓Vds=3V，柵源電壓Vgs設(shè)置成變量VGS，用于DC掃描。

ADE L：variables-edit，設(shè)置VGS=2V。analysis-choose-dc，在designvariable處從0~2V掃描VGS。Output從原理圖中選擇漏端端點即為電流。

Netlist and run后，即可獲得figure15電壓轉(zhuǎn)移特性曲線。

figure 15 nmos2V的電壓轉(zhuǎn)移特性曲線

由于速率飽和，所以曲線在VGS越大后會變緩，忽略速率飽和就是平方率曲線了。

2.輸出特性曲線

figure 16 輸出特性曲線電路原理圖和仿真環(huán)境設(shè)置

figure 17 nmos2V輸出特性曲線

3.溫度特性曲線

在電壓轉(zhuǎn)移特性曲線的基礎(chǔ)上，在ADE L中利用parametricanalysis設(shè)置0~160℃范圍內(nèi)steps=8，得到八條不同溫度的電壓轉(zhuǎn)移特性曲線。

figure 18 設(shè)置parametricanalysis

在parametricanalysis中運行，得到figure19的八條不同溫度的電壓轉(zhuǎn)移特性曲線。

figure 19 8個不同溫度下的電壓轉(zhuǎn)移特性曲線

根據(jù)figure19，我們知道存在一個點，電壓電流不隨溫度而變化，即零溫度系數(shù)點。放大圖像，找到曲線相交的點即0TC。（686mV，135uA）

figure 20 0 Temp C