Puedo saber si el siguiente circuito de prueba de medición de transconductancia es correcto porque estoy obteniendo valores de Gm bastante pequeños ?
Sospecho que necesito usar algo de función derivada porque se cambia el ancho de mosfets por un factor importante no cambia mucho el resultado de gm.
Sin embargo, mi circuito de prueba se simula en CA, no en CC, por lo tanto, realmente confundo si debo usar la función derivada o no.
Nota: X1 es un inversor CMOS
Sospecho que necesito usar alguna función derivada
El \ $ g_m \ $ de un transistor se define como el derivado:
$$ g_m = \ frac {\ partial i_ {DS}} {\ partial v_ {DS}} $$
Pero Spice siempre podrá calcularlo por ti. En realidad, es una de esas ventajas de cómo Spice resuelve cualquier análisis. La solución de cualquier tipo de análisis en Spice se centra en el método de Newton-Raphson, que es la versión multidimensional del método de Newton que requiere el derivado de cada cantidad a cada otra cantidad, incluido \ $ g_m \ $ .
Para el análisis de CA, el método de Newton Raphson se usa primero para determinar el punto de operación. Luego, las derivadas computadas se reutilizan para el resultado del análisis de pequeña señal. Por lo tanto, esta es una versión linealizada del circuito, donde linealizado significa usar los derivados . Por lo tanto, los resultados de un análisis de CA ya utilizarán los derivados, incluidos \ $ g_m \ $ .
Lo que más me preocupa es tus declaraciones modelo. Es decir. las lineas:
.model n1 NMOS
.model p1 PMOS
Supongo que el simulador elegirá el transistor LEVEL = 1 de manera predeterminada, y algunos simuladores elegirán \ $ Kp = 0 \ $ para eso, que se relaciona directamente con a \ $ g_m = 0 \ $ . Intente especificar ese parámetro y vea si hace una diferencia.
El análisis de CA es un análisis de pequeña señal. Calcula la respuesta de señal pequeña en la (s) salida (s) cuando se aplica una pequeña perturbación en la (s) entrada (s) alrededor del punto de operación de CC. No sé exactamente cómo lo hace el simulador. A medida que su tb mira ahora, la fuente de CA establecerá el valor de CD de Vin, que probablemente no se desee (?) Cuando tenga la retroalimentación para establecer un punto de operación. En su lugar, coloque la fuente de CA de la C grande en la entrada del inversor. O, sin cambios, supongo que podría en el análisis de CA barrer el valor de CD de Vin a una frecuencia fija.
También, recomendaría reemplazar la carga RC con una fuente de voltaje. Si siempre desea simular alrededor del punto de operación, por ejemplo, puede usar una fuente V dependiente controlada por un circuito de réplica para establecer el voltaje de salida y medir la corriente de salida. Ese método debería eliminar cualquier dependencia que pueda ver en la carga.
Este es un ejemplo de lo que quise decir con la configuración del circuito de réplica:
Por favor, consulte el siguiente circuito de prueba (para CMOS inverter) que muestra gmpz.mos. Gm en general
[phung@archlinux frequency_trap]$ ngspice test_CMOS_Inverter.net
******
** ngspice-29 : Circuit level simulation program
** The U. C. Berkeley CAD Group
** Copyright 1985-1994, Regents of the University of California.
** Please get your ngspice manual from http://ngspice.sourceforge.net/docs.html
** Please file your bug-reports at http://ngspice.sourceforge.net/bugrep.html
** Creation Date: Sun Nov 11 02:18:13 UTC 2018
******
Circuit: * gnetlist -l ../.. -g spice-noqsi -o test_cmos_inverter.net test_cmos_inverter.sch
Doing analysis at TEMP = 25.000000 and TNOM = 27.000000
No. of Data Rows : 100
* gnetlist -l ../.. -g spice-noqsi -o test_cmos_inverter.net test_cmos_inverter.sch
AC Analysis Sun Dec 23 18:14:37 2018
--------------------------------------------------------------------------------
Index frequency @m.x1.m1[gm]
--------------------------------------------------------------------------------
0 1.000000e+00 2.080796e-03, 0.000000e+00
1 1.010101e+08 2.080796e-03, 0.000000e+00
2 2.020202e+08 2.080796e-03, 0.000000e+00
3 3.030303e+08 2.080796e-03, 0.000000e+00
4 4.040404e+08 2.080796e-03, 0.000000e+00
5 5.050505e+08 2.080796e-03, 0.000000e+00
6 6.060606e+08 2.080796e-03, 0.000000e+00
7 7.070707e+08 2.080796e-03, 0.000000e+00
8 8.080808e+08 2.080796e-03, 0.000000e+00
9 9.090909e+08 2.080796e-03, 0.000000e+00
10 1.010101e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
11 1.111111e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
12 1.212121e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
13 1.313131e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
14 1.414141e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
15 1.515152e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
16 1.616162e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
17 1.717172e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
18 1.818182e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
19 1.919192e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
20 2.020202e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
21 2.121212e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
22 2.222222e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
23 2.323232e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
24 2.424242e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
25 2.525253e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
26 2.626263e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
27 2.727273e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
28 2.828283e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
29 2.929293e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
30 3.030303e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
31 3.131313e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
32 3.232323e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
33 3.333333e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
34 3.434343e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
35 3.535354e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
36 3.636364e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
37 3.737374e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
38 3.838384e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
39 3.939394e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
40 4.040404e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
41 4.141414e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
42 4.242424e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
43 4.343434e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
44 4.444444e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
45 4.545455e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
46 4.646465e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
47 4.747475e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
48 4.848485e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
49 4.949495e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
50 5.050505e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
51 5.151515e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
52 5.252525e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
53 5.353535e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
54 5.454545e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
Index frequency @m.x1.m1[gm]
--------------------------------------------------------------------------------
55 5.555556e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
56 5.656566e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
57 5.757576e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
58 5.858586e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
59 5.959596e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
60 6.060606e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
61 6.161616e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
62 6.262626e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
63 6.363636e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
64 6.464646e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
65 6.565657e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
66 6.666667e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
67 6.767677e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
68 6.868687e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
69 6.969697e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
70 7.070707e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
71 7.171717e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
72 7.272727e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
73 7.373737e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
74 7.474747e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
75 7.575758e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
76 7.676768e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
77 7.777778e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
78 7.878788e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
79 7.979798e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
80 8.080808e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
81 8.181818e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
82 8.282828e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
83 8.383838e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
84 8.484848e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
85 8.585859e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
86 8.686869e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
87 8.787879e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
88 8.888889e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
89 8.989899e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
90 9.090909e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
91 9.191919e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
92 9.292929e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
93 9.393939e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
94 9.494949e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
95 9.595960e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
96 9.696970e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
97 9.797980e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
98 9.898990e+09 2.080796e-03, 0.000000e+00
99 1.000000e+10 2.080796e-03, 0.000000e+00
* gnetlist -l ../.. -g spice-noqsi -o test_cmos_inverter.net test_cmos_inverter.sch
AC Analysis Sun Dec 23 18:14:37 2018
--------------------------------------------------------------------------------
Index frequency @m.x1.m4[gm]
--------------------------------------------------------------------------------
0 1.000000e+00 1.145951e-03, 0.000000e+00
1 1.010101e+08 1.145951e-03, 0.000000e+00
2 2.020202e+08 1.145951e-03, 0.000000e+00
3 3.030303e+08 1.145951e-03, 0.000000e+00
4 4.040404e+08 1.145951e-03, 0.000000e+00
5 5.050505e+08 1.145951e-03, 0.000000e+00
6 6.060606e+08 1.145951e-03, 0.000000e+00
7 7.070707e+08 1.145951e-03, 0.000000e+00
8 8.080808e+08 1.145951e-03, 0.000000e+00
9 9.090909e+08 1.145951e-03, 0.000000e+00
10 1.010101e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
11 1.111111e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
12 1.212121e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
13 1.313131e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
14 1.414141e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
15 1.515152e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
16 1.616162e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
17 1.717172e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
18 1.818182e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
19 1.919192e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
20 2.020202e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
21 2.121212e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
22 2.222222e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
23 2.323232e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
24 2.424242e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
25 2.525253e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
26 2.626263e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
27 2.727273e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
28 2.828283e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
29 2.929293e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
30 3.030303e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
31 3.131313e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
32 3.232323e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
33 3.333333e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
34 3.434343e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
35 3.535354e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
36 3.636364e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
37 3.737374e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
38 3.838384e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
39 3.939394e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
40 4.040404e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
41 4.141414e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
42 4.242424e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
43 4.343434e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
44 4.444444e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
45 4.545455e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
46 4.646465e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
47 4.747475e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
48 4.848485e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
49 4.949495e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
50 5.050505e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
51 5.151515e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
52 5.252525e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
53 5.353535e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
54 5.454545e+09 1.145951e-03, 0.000000e+00
Index frequency @m.x1.m4[gm]
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