華中科技大學(xué)CMOS拉扎維第三章課后作業(yè)中文答案

1、31gmb的影響。同時，由于 L=，溝道長度比較短，所以，溝長調(diào)制分析：對于 PMOS和 NMOS管二極管連接形式的 CS 放大電路， 最大的區(qū)別在于 PMOS做負載無 體效應(yīng)，所以這里應(yīng)該考慮 效應(yīng)也應(yīng)該考慮進去。nCOXn0 sio 2 t OX3508.85 10 14 3. 910 41. 34 10 4 AV 2同理pCOX3. 83510 5AV2ro1I D2gm1gmb2500. 5WL2100.5I D1 ID20. 5mAro2Cn ox1NI D20KVGS22VTH2NVDS22IDgm22 2 FVSB3.6103 A/ Vgm21.63 10 3A/ V2.3810

2、 4A/ V輸出電阻 :ROUTgm2gmb2ro2 1 /ro1508增益 AVgm1ROUT1. 85M2換為 PMOS管，則可忽略M2的體效應(yīng)，同理可得ROUTgm21ro2/r o1974增益AVgm1ROUT0. 85a)501 0. 5502I D1D20.5mAro11NI D20Kro21PI D10KnCOXn0 sio 21. 34 10 4t OXAV2 gm1增益o23.610 3A/ V24. 4b) 求輸出電壓的最大擺幅及求輸出電壓最大值與最小值之差，此時有：分析可知，當(dāng) M1管處于臨界三極管區(qū)時輸出電壓有最小值VoVOUTVDS1VGSVTH1CoxVGS1VTH

3、1 1NVDS有以上兩式可推得 V omin=當(dāng) M2管處于臨界三極管區(qū)是輸出電壓有最大值Vomax，同理有：pCoxVGS2VSDMIN = Vomax = V DD-V SDMIN = 2V輸出電壓的最大擺幅為Vomax - V omina)500. 5I D11mA RD2K10KVOUTVDS1VGSCoxVTH1VDDVOUTRD由以上兩式可得 VGS1. 13V ， I D1. 28 10-3 A1NI D7.8KroNDROUTro1 / RD1.66Kgm12 COX WL I D5.18 10 3A/V增益 AVg m1 ROUT0. 86b) M1工作在線性區(qū)邊緣增益 AV

4、gm1 ro / RD9.34VDS 減小 50mV 臨界區(qū)的 VDSVDDI DRD0. 44V所以進入線性區(qū) 50mV時的VDS =IDVDD VDS 1.3RD 1.310 3A又 三極管區(qū)1RO 1Cn oxgmIDVDS增益AVgm2VGS1VTH VDS2VDSVGS1. 14VnCox W n ox LnCox W n ox LVDS15. 19VGS VTH1 VDS1Ro / RD4RO1. 28Kc）各區(qū)域主要由 VDS 決定，進入線性區(qū) 50mV即三極管臨界區(qū)的Vout ，從而由 M2的Vgs分析：已知各支路電流及 M1寬長比，可求得 M1過驅(qū)動電壓即及電流可求得其寬長比

5、。20L 1 0.5I D11mAI S 0. 75mAM1處于臨界三極管區(qū)有：I D11W2 nCox L VGS2 L 12VTH10- 3VGSVTH0.81V 對 M2分析可得：I D21W2 pCox L VDD2 L 2VoutD1ISWL 5. 16L2此時小信號增益為： AVg m1 ROUTgm1gm210.42M1跨導(dǎo) gm1 ，從而可求分析：已知支路電流可求得電路輸出電阻，由增益表達式可知得 M1寬長比；又由輸出擺幅 VDD VOD2 VOD12.2可推出 M2寬長比。1mA1 ro1 I10Kro215KNI DPI Dgm1 ro1 / ro2100gm10. 03由

6、 gm12COX WL 1I D10.03WLD2D13352. 58又因為輸出電壓擺幅為，可得：VDDVOD2VOD12. 2VDD2I D2I DPCOX WLnCOXWL2.2WL96.97分析：小信號等效電路圖不便繪制，一下解答皆用大信號分析然后對輸入求偏導(dǎo)得出小信號增益。a）對 VOUT點列節(jié)點電流方程：VDDVOUTVOUTVINRDRF上式對VIN 求偏導(dǎo)得： AvgmVINVOUTVINVOUTrogmb）對 VOUT點列節(jié)點電流方程：VDD VOUT VOUT VINR2R1上式對VIN 求偏導(dǎo)得： AvVOUT VINrogmVb VINc）對 VOUT點列節(jié)點電流方程：V

7、V gVDD VOUTVINVOUT gm2ro2VOUTVINVOUT ro1上式對VIN 求偏導(dǎo)得： AvVOUTgm1 - gm2VINgm2o2o1a)輸出短路求等效跨導(dǎo) Gmi x - g m1vin1Gmg m1r o11ro1從 M2 漏端看上去的電阻為ro3r o2 1gm2r o3 輸出電阻 ROUTRM2/ ro1ro1 ro3ro2 1 gm2ro3r o1ro3ro2 1 gm2ro3 小信號增益為 Av- GmROUT1gm2ro2 ro3r o2 1gm2ro3r o1 ro3ro2 1gm2ro3b)M1、M3為二極管連接，等效為一個電阻設(shè)M1、M3等效電阻分別為

8、 RS、 RD1RSg1 / ro1gm1RDgm3/ r o3小信號分析，求得等效跨導(dǎo)Gm：i xgm2 viniGmRSgm2r o21 gm2RS r o2輸出電阻為： ROUTRD / RS1gm2RSro2 小信號增益為 Av- GmROUTc)M1、M3為二極管連接，等效為一個電阻設(shè)M1、M3等效電阻分別為 RS、 RD1RSg / ro1gm1RD/ r o3 gm3做小信號等效電路分析得：gm2 vinvoutvdvoutvoutro2voutRS由上式可得： Av outRSvinRRDRSr s2Sgm2r o2d）與（ b）題類似 M1、M3為電流源連接等效電阻分別為RS

9、、RDRSro1RDr o3小信號分析，求得等效跨導(dǎo) Gm：i xgm2 vinxRSiGmRSgm2r o21gm2RS r o2輸出電阻為： ROUTRD / RSgm2RSro2 小信號增益為 Av- GmROUTa） WL500. 5RD2KRS200考慮體效應(yīng)與溝道長度調(diào)制效應(yīng)有：ro1NI D20KVTHVTH00. 723V0.5mAgmgmbRSI D0. 1V1VDS I D1gm2 2 FVSBVOUT0. 86 10VDDRDI D1. 9V3.82 10- 3A/ V3A/V帶源極負反饋的共源極放大器的等效跨導(dǎo) GGgmroRS1gmgmb RS r o又 輸出阻抗 ROUTRD / 1小信號增益為 Av-GmROUT（b）M1工作在線性區(qū)邊緣有： Vout 又 VinVGS RSI DVoutVGS1.96 10-3A/ Vg