華中科技大學(xué)CMOS拉扎維第三章課后作業(yè)中文答案

1、3.1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 溝長調(diào)制效應(yīng)也應(yīng)該考慮進去。gmb的影響。同時，由于L=0.5,溝道長度比較短，所以,C0 Si02M n =OXM n ? -7t OX3508.8510 143. 910 41. 34 10 4 AV2同理COx3. 83510ro1I D2gm1gmb250075100T5I D1D20. 51TAro21NI D20 KnCox WVGS22VTH23.610NVDS23A/VVo = 1.46Vgm2 1. 6310 3A/ Vg m22 2 FVsb2. 381

2、04A/V輸出電阻：ROUTro1508gm2gmb2，增益AvgT1ROUT1.85M2換為PMOS管，則可忽略M2的體效應(yīng),同理可得ROUT11gm2ro2/ro19740.853.2(a)500.5502ID1D20.5tAro11NID20Kro21PID10K0sio2tOX1.34104gm2CoxWLId3.6103A/V，增益Avgm1 r01 /ro224. 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(dāng)M1管處于臨界三極管區(qū)時輸出電壓有最小值Vomin,此時有:VoUTVdsiVgsVthi2nCox.輸出電壓的最大擺幅為Vomax- Vomin =

3、 1.73V3.3，、一 W 50(a) ,L 0. 5I di1nARd2KJoN1 D10K2VGSVTH11NVDS1有以上兩式可推得Vomin=0.27當(dāng)M2管處于臨界三極管區(qū)是輸出電壓有最大值Vomax,同理有:21PVSDI1CW/ID2PCox丁VGSVTH22L2Vsdmin=0.99Vomax=Vdd-Vsdmin=2VRout1Rd1.66Kgm12CoxWLId5.18103A/V增益A/g m1 ROUT0. 86(b)M1工作在線性區(qū)邊緣VOUTVDS1VGSVTH1W2nCoxLVGS1VTHVDDVOUTRD由以上兩式可得Vgs1.13/,Id1.2810-3Ar

4、。NIDgm1ro/Rd9.34VDS 減小 50mV(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)的臨界區(qū)的VdsVddIdRd0.44V所以進入線性區(qū)50mV時的Vds=0.39VIDVddVds1.3103ARd1八W2IDnCox2VgsVthVdsVdsVgs1.14V2L1又三極管區(qū)gmnCox廠Vds5.19L1RO7nCoxVgSVtH1VdsRo1.28KVDSL1.增益AvgmRRd43.12分析：已知各支路電流及M1寬長比，可求得M1過驅(qū)動電壓即乂譏，從而由M2的Vgs及電流可求得其寬長比。W20,Idi1mAL10.5M1處于臨界三極管區(qū)有：1 W2Id

5、i2nCox丁VgsVth2 L1對M2分析可得：I1cW/ID2pCoxVDDVoutIS0.75mA10VgsVth0.81VVTHID1Is5.16L2此時小信號增益為：AvgmiRoutgm1gm210.423.14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VDdVod2Vod12.2可推出M2寬長比。ID2ID11mA1N110Kro21P1D5Kgmlro1/ro2100gm10.03一由gm11D110.03WL13352.58又因為輸出電壓擺幅為2.2V,可得:VddVOD2Vod12.2VDD2ID2IDof2nCOXWL12.2WL29

6、6.973.153.193.20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(dǎo)得出小(a)對VOUT點列節(jié)點電流方程:VDDVOUTVOUTVNRdRfgmVlNVOUTro上式對Vn求偏導(dǎo)得：AVOUTVNgm7RF11RFroRd(b)對Mut點列節(jié)點電流方程:VddVoutVoutVinVOUTroVingmVbVin上式對Vn求偏導(dǎo)得：AVOUT11gmRroVIN1R1r/Riro1R2(c)對VOUT點列節(jié)點電流方程:VdDVOUTVINVOUTgm2UTgm1VNro1ro23.21上式對Vn求偏導(dǎo)得：AVOUTVINgm2gm1-gm2o2o1

7、g m2r 02(a)輸出短路求等效跨導(dǎo)Gmix-gm1Vin-vinro1GmgmJo11r01從M2漏端看上去的電阻為RM2r03ro21gm2ro3輸出電阻ROUTRM2o1r01r03r021gr01r03r021m2ro3gm2r03，小信號增益為Av-GmROuT1g01m2ro203ro3ro21gm2ro3o21gm2ro3(b)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、Rd/o3r1RS/r01gm1小信號分析，求得等效跨導(dǎo)Gm：iixgm2vinixRSGmm2ro2gm2RSro2輸出電阻為：ROUTRD/RS1gm2RSro2，小信號增益為A

8、v-GmROUT(c) 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、RD-1 ,RS/ ro1g m1-1 ,RD/ r 03g m3做小信號等效電路分析得：VdVoutVoutVoutgm2VinVout-r02RSRs由上式可得：AvvoutVinRSRsRDRsrs2(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(dǎo)Gm：3.24(a)i x gm2 vin輸出電阻為：ROUT，小信號增益為Av500r5xRsiRd /Rs- GmROUTRd2KGmRsgmzRs。2Rs200gm2 r021 g m2RS r o2考慮體效應(yīng)與溝道長度調(diào)制效應(yīng)有:r。120KN1DVhMh0. 2 FVsb0. 723V0.5mAgm2 1. 2 FVSBVddRdI 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)Gm.gmroGm ：Rs1 gm1.9610-3A/VgmbRsr。又輸出阻抗RoutRd19mgmbRso1.82K，小信號增益為Av-GmRouT3.57(b)M1工作在線性區(qū)邊緣有：VoutVnVTH又VnVGSRsIDVo