拉扎維模擬CMOS集成電路設計第二章作業(yè)答案詳解完整中文

第二章作業(yè)答案Copyrightforzhouqn2.1、W/L=50/0.5，假設|VDS|=3V，當|VGS|從0上升到3V時，畫出NFET和PFET的漏電流VGS變化曲線解：NMOS管：假設閾值電壓VTH=0.7V,不考慮亞閾值導電當VGS<0.7V時，NMOS管工作在截止區(qū)，則ID=0當VGS>0.7V時，NMOS管工作在飽和區(qū)，NMOS管的有效溝道長度Leff=0.5-2LD，則CopyrightforzhouqnPMOS管：假設閾值電壓VTH=-0.8V,不考慮亞閾值導電當|VGS|

<0.8V時，PMOS管工作在截止區(qū)，則ID=0當|VGS|

≥0.8V時，PMOS管工作在飽和區(qū)，PMOS管的有效溝道長度Leff=0.5-2LD，則Copyrightforzhouqn2.2W/L=50/0.5,|ID|=0.5mA，計算NMOS和PMOS的跨導和輸出阻抗，以及本證增益gmro解：本題忽略側向擴散LD1）NMOS2）PMOSCopyrightforzhouqn2.3導出用ID和W/L表示的gmro的表達式。畫出以L為參數(shù)的gmro~ID的曲線。注意λ∝L解：Copyrightforzhouqn2.4分別畫出MOS晶體管的ID~VGS曲線。a)以VDS作為參數(shù)；b)以VBS為參數(shù)，并在特性曲線中標出夾斷點解：以NMOS為例當VGS<VTH時，MOS截止，則ID=0當VTH<VGS<VDS+VTH時，MOS工作在飽和區(qū)當VGS>VDS+VTH時，MOS工作在三極管區(qū)（線性區(qū)）Copyrightforzhouqn2.5對于圖2.42的每個電路，畫出IX和晶體管跨導關于VX的函數(shù)曲線草圖，VX從0變化到VDD。在(a)中，假設Vx從0變化到1.5V。（VDD=3V）(a)上式有效的條件為即Copyrightforzhouqn(a)綜合以上分析VX>1.97V時，M1工作在截止區(qū)，則IX=0,gm=0VX<1.97V時，M1工作飽和區(qū)，則Copyrightforzhouqn(b)λ=γ=0,VTH=0.7V當0<VX<1V時，MOS管的源-漏交換工作在線性區(qū)，則當1V<VX<1.2V時,MOS管工作在線性區(qū)Copyrightforzhouqn當VX≥1.2V時,MOS管工作在飽和區(qū)Copyrightforzhouqn(C)λ=γ=0,VTH=0.7V當VX<0.3V時，MOS管的源-漏交換，工作在飽和區(qū)當VX≥0.3V時，MOS管工作截止區(qū)Copyrightforzhouqn(d)λ=γ=0,VTH=-0.8V當0<VX≤1.8V時，MOS管上端為漏極，下端為源極，MOS管工作在飽和區(qū)當1.8V<VX≤1.9V時，MOS管工作在線性區(qū)Copyrightforzhouqn當VX>1.9V時，MOS管S與D交換MOS管工作線性區(qū)Copyrightforzhouqn(e)λ=0,當VX=0時,VTH=0.893V，此時MOS工作在飽和區(qū)隨著VX增加，VSB降低，VTH降低，此時MOS管的過驅動電壓增加，MOS管工作在飽和區(qū)；直到過驅動VDSAT上升到等于0.5V時，MOS管將進入線性區(qū)，則有Copyrightforzhouqn當VX>1.82V時，MOS管工作在線性區(qū)？？？？Copyrightforzhouqn2.格7對于地圖2.賺44的每境個電寨路，掠畫出Vou暖t關于Vin的函趙數(shù)曲燥線草血圖。Vin從0變化冷到VDD=3惹V。解：(a披)λ=γ=0,禍VTH=0餃.7形V右圖菊中，MO遲S管源-漏極州交換當Vin<0逃.7物V時，M1工作厭在截賊止區(qū)餓，Vou篇t=0當0.極7<Vin≤1.佩7V時，M1工作唉在飽止和區(qū)鐘，則當1.懷7V皺<Vin<3功V時，M1工作教在線階性區(qū)盛，則Co自py閉ri伙gh拖t仁fo置rzh枯ou秤qn2.擊7茄(將b)λ=γ=0涉,垂VTH=0戲.7裝V當0<Vin<1.正3V時，M1工作然在線捉性區(qū)訪，則當Vin≥1.提3V時，M1工作疊在飽休和區(qū)珍，則Co踐py塑ri侮gh心t錘fo舞rzh雞ou貸qn2.抗7華(陡c)λ=γ=0騰,遙VTH=0掙.7晃V當0<Vin<2.喂3V時，M1工作編在線毛性區(qū)辛，則當Vin≥2.誦3V時，M1工作筒在飽季和區(qū)喊，則Co捐py績ri籃gh擋t愈fo魚rzh默ou扎qn2.踏7航(電d)λ=γ=0伴,互VTH=-球0.貧8V當0<Vin<1.卵8V時，M1工作閘在截羽止區(qū)她，則M1工作植在飽秩和區(qū)室邊緣拋的條終件為Vou櫻t=1圖.8阻V，此春時假膚設Vin=Vin湯1，因鉤而當1.勤8V陪<Vin<Vin服1時，M1工作瞧在飽貴和區(qū)當Vin碎1<Vin時，M1工作國在線肢性區(qū)Co洞py蔬ri欺gh槽t惠fo讀rzh蔥ou泰qn2.雷9對于技圖2.吩46的每控個電限路，澤畫出IX和VX關于論時間晉的函忌數(shù)曲曠線圖存。C1的初株始電戶壓等辜于3V。(a樂)λ=γ=0口,荒VTH=0思.7鞠V，Vb>VTH當Vb-0肥.7≤VX≤3V時，M1工作奮在飽涌和區(qū)當VX<Vb-0圍.7時，M1工作句在線鴨性區(qū)捐，則Co片py糞ri吵gh閉t釣fo糞rzh變ou不qn當VX<Vb-0勢.7時，M1工作遙在線炎性區(qū)律，則KCo倚py許ri祖gh幸t薦fo睬rzh遞ou突qn2.豬9撿(b皆)λ=γ=0蔥,暫VTH=0右.7壯V當VX初始薯電壓哀為3V，M1工作徐在飽摧和區(qū)t=巾0時,兵VX=3繳V,Co楚py尸ri挖gh季t乖fo濃rzh朱ou誘qn2.單9賄(c通)λ=γ=0推,騰VTH=0逝.7糖V當VX初始初電壓奔為3V，VDS=0睡V，M1工作戀在深怨線性初區(qū)Co千py午ri毯gh驚t場fo數(shù)rzh瞇ou餡qn2.吉9反(d漁)λ=γ=0確,昆VTH=0槍.7暑VIX=I1Co豆py康ri有gh膛t種fo要rzh制ou驢qn2.綢9特(e蔥)λ=γ=0色,壤VTH=0游.7司V電容C1的初既始電捆壓為3V初始白狀態(tài)仰（時冒間t=客0），守如右綢圖所鉗示，恨電容C1的充欣電電渴流IC1=0，此傭時M1的漏購電流IX=I1；同津時VX=Vb-VGS激1+3當時口間t=算0+時，忌如右愁圖所轎示，M1的一葬部分嫌漏電謙流將秤對電挖容C1的進桐行充比電，雀此時IX-IC1=I1=>當IX=IC1時，I1=0若電厘流源I1為理公想電宿流源敬，則VN-∞,實際偽上VN不可份能低悲于0.撲6V，若蜻低于0.暫6V，則PN結正柱向導組通若電熄流源I1不是溪理想釀電流川源，匹則VN0，電清容C1開始掘放電Co標py盯ri增gh喂t征fo拒rzh割ou話qn2.餓13頭M扮OS愿FE牢T的特現(xiàn)征頻蜂率(t矮ra柜ns燥it勇f賠re隊qu站en竟cy柔)fT，定角義為牛源和影漏端而交流麻接地差時，亡器件晴的小眾信號下增益山下降捧為1的頻纖率。證明注意奶：fT不包止含S/劍D結電灑容的猴影響節(jié)點1，有輸出張：Co照py悅ri撕gh宅t右fo陰rzh始ou胃qn2.象13薪(b退)假設膽柵電億阻RG比較輸大，現(xiàn)且器伍件等固效為n個晶仙體管窯的排冷列，災其中弄每個雙晶體夕管的型柵電耳阻等莫于RG/n。證頃明器恭件的fT與RG無關陳，其繪特征浴頻率憲仍為Co木py爬ri創(chuàng)gh胳t季fo認rzh李ou券qnCo睡py牧ri搞gh艇t購fo禁rzh啄ou知qn2.帆13喜(c蝦)對于顏給定即的偏糧置電雙流，你同過趣增加手晶體田管的屈寬度咳（因婦此晶賊體管石的電鳳容也嗎增加細）使叨工作吊在飽土和區(qū)運所需摧的漏-源電宮壓最浮小。從利用肆平方鉆率特宣性證愿明這個息關系區(qū)表明膀：當沾所設默計的范器件融工作上于較升低時奸，速飛度是臭如何疏被限摟制的井。Co設py浮ri作gh舍t(yī)拖fo遠rzh柿ou劑qn2.孫16考慮看如圖2.師50所示知的結序構，涼求ID關于VGS和VDS的函送數(shù)關牲系，劇并證淺明這伍一結撫構可煩看作弊寬長勝比等火于W/怖(2拴L)的晶規(guī)體管王。假窮設λ=γ=0第一赤種情抄況：M1、M2均工克作在沃線性幣區(qū)相當衣于W/(2遠L)工作麻在線頃性區(qū)Co戲py盆ri甘gh腐t嚼fo質rzh妥ou齡qn2.1雪6第二碰種情圾況：M1工作工在線限性區(qū)躺，M2工作且在飽誘和區(qū)相當呆于W/(2寬L)工作賴在飽款和區(qū)注意漠：M1始終伶工作債在線級性區(qū)廚，因躍為M2的過撓驅動估電壓黨大于0線性豪區(qū)Co搶py住ri駕gh含t鎮(zhèn)fo售rzh動ou照qn2.1李6上面巾討論灰，可鞠知：(1轉)M2工作殼在飽師和區(qū)樂，則忌電流接滿足趙平方逃關系(2覽)籮M2工作頓在線騰性區(qū)懲，則揭電流撓滿足條線性濫關系Co境py瞞ri周gh褲t楊fo劫rzh貸ou船qn2.1筒7已知NM她OS器件推工作底在飽擇和區(qū)浙。如肝果(a否)施ID恒定哭，(b)轎gm恒定司，畫妻出W/躬L對于VGS-VTH的函姻數(shù)曲考線。飽和蛇區(qū)：Co芒py作ri色gh滿t鑼fo竹rzh但ou嚼qn2.1舉8如圖2.號15所示掀的晶硬體管冰，盡皺管處肌在在程飽和禍區(qū)，固解釋伸不能扒作為溫電流還源使巾用的罪原因。以上都電路樓的電皆流與MO妹S管的菜源極蠟電壓VS有關技，而悅電流融源的熔電流彈是與裂其源膜極電寇壓VS無關薦的。Co刷py嬸ri慈gh攻t倚fo側rz