華中科技大學CMOS拉扎維第三章課后作業(yè)中文答案

1、分析：對于PMOS口 NMO甯二極管連接形式的 CS放大電路，最大的區(qū)別在于 PMO轍負載無體效應，所以這里應該考慮 效應也應該考慮進去。gmb的影響。同時，由于 L=,溝道長度比較短，所以，溝長調(diào)制0 sio 2t OX3508. 8510 143. 910 41. 3410 4 AV2同理NpCox3. 83510 55007510075I D1 ID20. 5nAro1ro21N1 D20K1 D2Cn =oxVGS22VTH2NVDS2gm12 COXWLID3.6103A/Vgm2 1. 6310 3A/ Vgmb2gm22 2 FVSB2. 3810 4A/V輸出電阻：ROUTgm

2、2gmb2/r 02r01508，增益Avgm1 ROUT1. 85M2換為PMOSI,則可忽略M2的體效應，同理可得ROUTgm211 r02/r01974gm1 ROUT0. 85a)501獲5021 D1D2 0.5nArO11N1 D20KrO21P1 D10Kt OX0 sio 21. 3410 4AV2gm，增益2 CoxWL I D 3.6 10 3A/VAgmi roi / ro2 24. 4(b)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分析可知，當M1管處于臨界三極管區(qū)時輸出電壓有最小值Vomin,此時有:N1 DVoutVdS1VgsVth1Cn yox2VGSV

3、TH111NVDS有以上兩式可推得Vomin二當M2管處于臨界三極管區(qū)是輸出電壓有最大值Vomax,同理有:pCox2VGSVTH212PVSDdmin =.1. Vomax = Vdd-Vsdmin= 2V輸出電壓的最大擺幅為Vomax - V omin500T5D11nARd2KroRoutr01 /Rd1.66K10Kgm12 CoxWl I D 5.18 10 3A/V增益A/gm1RouT0. 86(b) M1工作在線性區(qū)邊緣VoutVds1VgsVthCoxvgs1VTHVDDVOUTRd由以上兩式可得 VgS1. 13V , I D1. 2810-3Aro7.8K增益AVgm1

4、r。/ Rd9. 34(c)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VDS 減小 50mV;臨界區(qū)的VdsVddI dRd0. 44V所以進入線性區(qū)50mV時的Vds =VDD VDS1 3Rd10 3 A1ID 2Cn ox2 VGS1VTH VDS2VDSVGS1. 14V又三極管區(qū)c Wn=ox lVDS15. 191RoI DVDSC WnCoxL 1VssVtH1VdsRo1. 28K，增益 A gmRo /Rd4分析：已知各支路電流及M1寬長比，可求得 M1過驅動電壓即乂譏，從而由M2的Vgs及電流可求得其寬長比。L 10. 5M1處于臨界三極管區(qū)有：1 W2I

5、 D12 nCox 丁 Vgs Vth2 L 1對M2分析可得：I 1 c W /I D2pCox VDD Vout2L 2此時小信號增益為：Agm1ROI s0. 75mA10Vgs Vth0.81VVTHI D1IS5. 16L 2g m2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M1跨導gm1,從而可求得M1寬長比；又由輸出擺幅VDd Vod2Vodi2. 2可推出M2寬長比。1 D2 1 D11mA ro11N1 D10Kro25KPI Dg ml r o1/ ro2100g m10. 03由 gm12 CoxWL I D10. 03L 13352. 58又因為輸出電壓擺幅

6、為，可得:VdDVOD2VOD12. 2VDD2I D2I DpCoxWL2nC0XWL 12.2 WL 296. 97分析：小信號等效電路圖不便繪制, 信號增益。一下解答皆用大信號分析然后對輸入求偏導得出小(a)對VOUT點列節(jié)點電流方程:VDDVOUTVOUT VNRdRfVOUTro上式對Vn求偏導得：AVOUTVNgm 7岸11Rf ro Rd(b)對Vout點列節(jié)點電流方程:VddVoutVoutVinR2R1VpUTroVingmVbVin上式對Vn求偏導得：AVOUTVIN119mRiro1R1r/ R1 r o1R2(c)對VOUT點列節(jié)點電流方程:VDD VOUTVOUTVI

7、NVOUT g m2gm1VINro2ro1上式對Vn求偏導得：AVOUTgm1 - gm2VINg m2o2o1(a)輸出短路求等效跨導 Gmix -gmvin - vin rr o1Gmgm1o11ro1從M2漏端看上去的電阻為ro3r o2 1g m2r o3，輸出電阻ROUTRM2/ ro1r01 r03r02 1 g1r03r02 1m2ro3gm2r03，小信號增益為Av-&ROUT1gm2 r o2ro3ro2 1 gm2 r o3ro1 ro3 ro2 1 gm2ro3(b) M1、M3為二極管連接，等效為一個電阻設M1、M3等效電阻分別為RS、RDr1RS/ r01g m1R

8、Dg m3/ r03小信號分析，求得等效跨導Gm：i x gm2 v iniGmm2r o2g m2RS r o2輸出電阻為：ROUTRD /RS1gm2Rsro2，小信號增益為Av- GmROUT(c) M1、M3為二極管連接,等效為一個電阻設M1、M3等效電阻分別為RS、RD-1 ,RS ro1g m1RDg m3/ 小做小信號等效電路分析得:gm2 v inv outVdv outv out由上式可得：Avv inr o2vout記RRDRSrs2v outRSg m2 r o2(d)與(b)題類似M1、M3為電流源連接等效電阻分別為Rs、RdRsro1Rdro3小信號分析，求得等效跨導

9、 Gm:i x gm2 vinxRsiRs_g丁m2 r o2g m2RS r o2輸出電阻為：RoutRd /Rsgm2& ro2，小信號增益為Av- GmROUTa)WL500-5Rd2KRs200考慮體效應與溝道長度調(diào)制效應有:r。120KN I DVhVh02 FVsb20. 723V0. 5mARsI d 0. 1VVOUTVDDRdI d1.9/gm1Vds I D1gm2 1 2 FVSB3.82 103A/V0. 86103A/ V帶源極負反饋的共源極放大器的等效跨導Gm.gmroRs1 gm gmb Rs r。1. 9610-3A/V又輸出阻抗routrd / 1gmgmb Rsr。1.82K.小信號增益為 A-GmRouT3. 57(b) M1工作在線性區(qū)邊緣有：Vout