華中科技大學(xué)CMOS拉扎維第三章課后作業(yè)中文答案之歐陽(yáng)語(yǔ)創(chuàng)編

歐陽(yáng)語(yǔ)創(chuàng)編歐陽(yáng)語(yǔ)創(chuàng)編歐陽(yáng)語(yǔ)創(chuàng)編歐陽(yáng)語(yǔ)創(chuàng)編時(shí)間：2021.03.01創(chuàng)作：歐陽(yáng)語(yǔ)闡發(fā)：對(duì)PMOS和NMOS管二極管連接形式的CS放年夜電路，最年夜的區(qū)別在于PMOS做負(fù)載無(wú)體效應(yīng)，所以這里應(yīng)該考慮gmb的影響。同時(shí)，由于L=0.5，溝道長(zhǎng)度比較短，所以，溝長(zhǎng)調(diào)制效應(yīng)也應(yīng)該考慮進(jìn)去。同理uC=3.835x10-5A.V2pOX -(W) 50((W) 50(W)_ = _l口 0.5l口1 2100.5Di=ID2=0.5mA? 1??r=r? 1??r=r= =20Ko1 02 入INDI=1NC(W]V—V)(+入V)D2 2noxlLJGS2 TH2 NDS2輸出電阻：VO=1.46V「?增益A=_gR=-1.85V m1OUTM2換為PMOS管，則可忽略M2的體效應(yīng)，同理可得「?增益A=_gR=-0.85V m1OUT3.2(a);lL(a);lLJ150(W)0.5lLJ2=——I=I=0.5mA2D1D2r=----=20kr=---—=10K。1 入I 。2入IND PD又 ee乂口C=口?0sio2=1.34x10-4A.V2nOXntOX

'g=：2KW/I=3.6X10-3A/Vml\，OX/'LD「.增益A=_g4//r)=_24.4V m1o1 o2(b)求輸出電壓的最年夜擺幅及求輸出電壓最年夜值與最小值之差闡發(fā)可知當(dāng)M1管處于臨界三極管區(qū)時(shí)輸出電壓有最小值Vomin，此時(shí)有:有以上兩式可推得Vomin=0.27當(dāng)M2管處于臨界三極管區(qū)是輸出電壓有最年夜值Vomax，同理有：VSDMIN=0.99 「.Vomax=VDDVSDMIN=2V???輸出電壓的最年夜擺幅為VomaxVomin=1.73V3.3(a)[WL:言ID「1mARD二2KQ=10K入IND=—g=—gRm1OUT=,0.86(b)「M1工作在線性區(qū)邊沿…V=V=V—VOUT DS1 GSTH由以上兩式可得V二1.13V,I=1.28X10-3AGS D「增益A=_g4//R)=_9.34

V m1o D(c)各區(qū)域主要由決定，進(jìn)入線性區(qū)50mV即三極管臨DS

界區(qū)的V減小50mVDS;臨界區(qū)的V二V—IR=0.44VDSDDDD所以進(jìn)入線性區(qū)50mV時(shí)的V=0.39V=c=NnID1-2=DI==c=NnID1-2=DI=1.3x10一3A_VV_VDS

THVnV=5.19DS又「三極管區(qū)gV=5.19DSmnox?，?增益A=—gG//R)=—4TOC\o"1-5"\h\zV moD3.12闡發(fā)：已知各支路電流及M1寬長(zhǎng)比，可求得M1過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓即V，從而由M2的v及電流可求得其寬長(zhǎng)比。out gs??(W、 20=0T1=1mA1二0.75mAM1處于臨界三極管區(qū)有：」?對(duì)M2闡發(fā)可得：此時(shí)小信號(hào)增益為：A—gR一鼠二—10.42V m1OUT gm23.14闡發(fā)：已知支路電流可求得電路輸出電阻，由增益表達(dá)式可知M1跨導(dǎo)g，從而可求得M1寬長(zhǎng)比；又由輸出擺m1幅V-V-V=2.2可推出M2寬長(zhǎng)比。DDOD2OD1I=I=1mAD1D2D1r=

o1「?由g1

n

r=

o1「?由g1

n

Nm1=10K2KOXro2、入ILPi=D1

1—=5KD0.03n3352.58又因?yàn)檩敵鲭妷簲[幅為2.2V，可得:3.15略3.19略3.20闡發(fā):小信號(hào)等效電路圖便利繪制，一下解答皆用年夜信號(hào)闡發(fā)然后對(duì)輸入求偏導(dǎo)得出小信號(hào)增益。(a)對(duì)丫阿點(diǎn)歹I」節(jié)點(diǎn)電流方程：上式對(duì)V求偏導(dǎo)得:a=匚=--gm一%—IN v SV 1+1+1IN R十r十RF o D(b)對(duì)丫阿點(diǎn)列節(jié)點(diǎn)電流方程：上式^^VIN求偏導(dǎo)得：a上式^^VIN求偏導(dǎo)得：avSV——OUTSVIN(c)對(duì)VOUT點(diǎn)列節(jié)點(diǎn)電流方程：上式對(duì)V求偏導(dǎo)得：A='=__gm1-gm2—IN vSV g+1 +1IN gm2十r十ro2 o13.21(a)輸出短路求等效跨導(dǎo)Gm從M2漏端看上去的電阻為R _r+r(+阿r)—rTTg-LTOC\o"1-5"\h\zM2o3o2 m2o3,輸出電阻 rQ+r(Tgr"R—R//r―—oJo.3 o2_4 m2o3out M2 o1 r+r+rY+gr)o1 o3 o2 m2o3

???小信號(hào)增益為A二-GR二4+gm2ro2L+7024+gm2rp3vmOUTr+r+rY+gr)o1o3o2 m2o3(b)M1、M3為二極管連接，等效為一個(gè)電阻設(shè)M1、M3等效電阻辨別為R、RSD小信號(hào)闡發(fā)，求得等效跨導(dǎo)G:m輸出電阻為：R二R//R+JgR>OUTD S m2So2「?小信號(hào)增益為A=-GRv mOUT(c)M1、M3為二極管連接，等效為一個(gè)電阻設(shè)M1、M3等效電阻辨別為R、RSD做小信號(hào)等效電路闡發(fā)得：由上式可得：out由上式可得：outins2inm2o2(d)與(b)題類似M1、M3為電流源連接等效電阻辨別為R、RSD小信號(hào)闡發(fā)，求得等效跨導(dǎo)G：m輸出電阻為：R二R//R+JgR>OUTDS m2So2「?小信號(hào)增益為A=-GRv mOUT3.24(a)，[W[=%R=2KQR=200Q[L) 0.5D S考慮體效應(yīng)與溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)有：又1:0.5mADV=RI=0.1VV=V—RI=1.卬SSD OUTDDDD

」?帶源極負(fù)反響的共源極放年夜器的等效跨導(dǎo)G：m又???輸出阻抗R二R//1+（+g）\+rL1.82KOUTD mmbSo「?小信號(hào)增益為A=-GR=_3.57v mOUT（b）M1工作在線性區(qū)邊沿有：V=V_VoutinTH又=V+RInV=V+RI_V=V_RI①

inGSSD outGSSDTHDDDDI=1目CD2noxV_VGSTH=1.3爾由①②兩式