cadence中运放性能参数仿真第一期：增益带宽相位裕度测试实操

`PM metric not found` 弹出来的时候，stb仿真跑完了，结果浏览器里loopGain的幅频相频曲线都正常，就是相位裕度那一栏显示nan。这个现象在新手第一次用stb分析的时候几乎必踩，具体原因后面再说。

`ac` 分析拿来测GBW和PM，对ClassAB输出级的运放特别不友好。AC小信号分析把所有MOS管当理想线性器件处理，而ClassAB输出级里那对推挽管在零交越附近有明显的跨导非线性区，AC分析根本捕捉不到这种局部增益塌陷。STB分析不用物理断开环路，也不用担心断点选错把直流工作点搞乱，测出来的环路增益才是真实的。STB仿真和AC仿真都测完对比过，同一个两级运放，AC仿出来的PM是58°，stb仿出来是62°，差的那几度正好是AC小信号模型忽略掉的那部分。

电路配置，运放接成单位增益缓冲器，正输入端接VCM直流偏置，输出端和负输入端之间插入iprobe，从analogLib库调出来。iprobe在直流状态下表现为短路，不改变工作点，交流小信号分析时表现为激励源和测量点。iprobe的方向要注意，电流从+端流入、-端流出，连反了相位曲线整体偏180°，PM算出来是负值还浑然不觉。测试电路搭建的时候先把运放封装成Cellview，Create→Cellview→From Cellview，省得每次搭测试环境。

ADE L窗口里选择stb分析，频率范围从1Hz到1GHz，对数扫描，每十倍频程给10个点。Probe Instance选iprobe0，Stimulus设置里把iprobe作为激励源。跑完之后在Results→Direct Plot→Main Form→stb里面点Stability Summary，相位裕度和增益裕度直接打印出来。想自己用Calculate算的话，cross函数找增益曲线穿过0dB的频率点就是GBW，然后用value函数加interpolate提取该频率处的相位值，PM = 180° + 相位值。

之前调一个带米勒补偿的两级运放，第一次跑stb，结果浏览器里PM显示nan，loopGain的相位曲线从180°开始一路往下掉，到0dB点的时候相位已经是-10°了。查了半天以为是iprobe放错了位置，换了好几个节点结果都一样。后来在spectre.out日志文件里搜了一下，看到一行 `Spectre believes that the system is unstable`。原因是没有加补偿电容，相位裕度是负的，stb分析直接判定系统不稳定，不输出PM值。加上2pF的米勒补偿电容之后重新跑，相位曲线在0dB点对应-120°，PM=60°，结果正常了。那天下午在等同事用完服务器跑另一个仿真，我开着ADE窗口一遍一遍试，补偿电容从1pF试到5pF，试到第三遍才发现不是电容大小的问题，是根本没有电容。后来那个同事说他以前也遇到过同样的情况，以为是软件bug，换了台机器跑还是一样的结果。

Stb分析只算正相位裕度，负的PM它会认为“PM metric not found”。想知道负的PM是多少，把stb的loopGain波形送到Calculator里，用phaseMargin()函数自己算。

相位裕度60°是基本要求，45°勉强能用，低于45°的电路在实际测试中很容易振荡。增益裕度一般要求大于10dB。stb仿真和tran瞬态仿真的结果要对得上，瞬态响应里如果看到明显的过冲和振铃，说明PM不够，跟stb分析预测的应该一致。两者对不上的时候以stb为准，瞬态仿真的过冲程度还跟输入信号的上升时间有关，不是纯粹的PM指标。

路径汇总：原理图放iprobe，ADE L选stb分析，频率1Hz到1GHz，Probe Instance选iprobe0。结果查看Results→Direct Plot→stb→Stability Summary。计算GBW用cross函数，PM用value加interpolate。PM显示nan先去spectre.out搜“unstable”，多半是没加补偿电容。

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