吉林大學(xué)數(shù)字集成電路習(xí)題匯總

1、3.17計(jì)算Figure 0.7中M1的柵電容和擴(kuò)散電容。假設(shè)源區(qū)和漏區(qū)為矩形，寬1um，長0.5um。（1）利用表3.5的參數(shù)確定電容值。mj=0.5，mjsw=0.44（2）計(jì)算以下電壓條件下存儲在節(jié)點(diǎn)In上的電荷量Q3. NMOS和PMOS如圖0.3所示。器件處于何種工作狀態(tài)（飽和？線性？截止區(qū)？）及不同偏置條件下的漏電流ID (W/L=1)NMOS: kn=115 V/A2, VT=0.43V, =0.06V-1, PMOS: kp=30 V/A2, VT=-0.4V, =-0.1V-1, 7. 由表0.2所示數(shù)據(jù)確定MOS器件（采用深亞微米工藝）參數(shù)。器件適用于通用MOS模型，由材料

2、參數(shù)，有VDSAT=-1V -2F=-0.6V注：表3.3所示數(shù)據(jù)不再適用于本題A.該晶體管為PMOS還是NMOS？為什么？B.確定VT0C. 確定D.確定E.確定MOS工作狀態(tài)（線性？飽和？速度飽和？截止？）8. NMOS器件置于圖0.4所示電路中，Vin=2V。電流源輸出I=50uA，R為一可變電阻，變化范圍10k-30k，晶體管M1存在短溝道效應(yīng)，并具有以下參數(shù)：k=110 10-6V/A2, VT=0.4V, VDSAT=0.6V, (W/L)=2.5u/0.25u注：忽略體偏置效應(yīng)和溝長調(diào)制制效應(yīng)（=0，=0）A.當(dāng)R= 10k時(shí)，確定M1工作區(qū)， VD, VSB.當(dāng)R= 30k時(shí)，

3、確定M1工作區(qū)，VD, VSC.當(dāng)R= 10k時(shí)，如0，VS會增加還是降低？為什么？NMOS的I-V曲線，(W/L)=1，無速度飽和效應(yīng)-2F=0.6VA.確定VT0B.確定C.確定列出方程6. 考慮如下圖所示NMOS反相器，假設(shè)所有NMOS器件的體端均接地，輸入IN電壓擺幅2.5V。A.建立方程，計(jì)算節(jié)點(diǎn)x電壓。（設(shè)=0.5）B.M2處于何種工作狀態(tài)？ （設(shè)=0）C.當(dāng)IN=0時(shí)，OUT輸出電壓是多少？（設(shè)=0）D.設(shè)=0，=0。推導(dǎo)反相器閾值電壓VM的表達(dá)式。 注：M1，M2，M3的寬長比分別為（W/L）1， （W/L）2，（W/L）3。 在下列條件下，閾值電壓是多少？5.3 NMOS反相

4、器如圖5.3所示a.解釋該電路為何可被視為一反相器b.確定VOH, VOL，計(jì)算VIH，VIL c.計(jì)算NML, NMHd.計(jì)算輸入為（i）Vin=0V和（ii）2.5V時(shí)的平均功耗5.7 考慮考慮Fig 5.5所示電路。所示電路。M1為一標(biāo)準(zhǔn)為一標(biāo)準(zhǔn)CMOS器件，器件，M2閾值電壓為閾值電壓為-0.4V，其它，其它參數(shù)與參數(shù)與M1參數(shù)相同。對于耗盡型器件參數(shù)相同。對于耗盡型器件M2，假設(shè)所有決定器件工作狀態(tài)的電流方，假設(shè)所有決定器件工作狀態(tài)的電流方程與一標(biāo)準(zhǔn)程與一標(biāo)準(zhǔn)NMOS相同，輸入相同，輸入IN變化范圍變化范圍0 - 2.5V。問：。問：a.M2柵極與源極相連，如果柵極與源極相連，如果V

5、IN=0V，輸出電壓是多少？穩(wěn)態(tài)條件下，輸出電壓是多少？穩(wěn)態(tài)條件下，M2處于何處于何種工作區(qū)？種工作區(qū)？b.輸入輸入VIN=2.5V時(shí)，計(jì)算輸出節(jié)點(diǎn)的電壓（注：時(shí)，計(jì)算輸出節(jié)點(diǎn)的電壓（注：VOUT很小）。穩(wěn)態(tài)條件下，很?。?。穩(wěn)態(tài)條件下，M2處處于何種工作區(qū)？于何種工作區(qū)？c.設(shè)設(shè)Pr(IN=0)=0.3，該電路靜態(tài)功耗是多少？，該電路靜態(tài)功耗是多少？5.8 通過一NMOS晶體管對電容充電，如圖5.6所示。a.確定電路中的tpLH，假設(shè)輸入為一理想階躍電壓b.如用一5k的電阻Rs對電容進(jìn)行放電，確定tpHLc.計(jì)算電源對電容充電消耗的能量，這其中有多少消耗在M1上？放電過程中有多少能量消耗在下拉

6、電阻？如果電阻Rs降為1k ，結(jié)果會有何變化？d.如用一PMOS代替NMOS，確定其尺寸使kp=kn。這樣的結(jié)構(gòu)是否比采用NMOS速度更快？解釋原因。5.12 考慮圖考慮圖5.9所示驅(qū)動電路。所示驅(qū)動電路。a.輸出節(jié)點(diǎn)電壓擺幅是多少（輸出節(jié)點(diǎn)電壓擺幅是多少（=0）？）？b.i）估算由電源獲得的能量。）估算由電源獲得的能量。ii）假設(shè)輸入變化的上升和下降時(shí)間為）假設(shè)輸入變化的上升和下降時(shí)間為0。計(jì)算輸入。計(jì)算輸入由由0變化為變化為2.5V時(shí)消耗的能量。計(jì)算輸入由時(shí)消耗的能量。計(jì)算輸入由2.5變化為變化為0V時(shí)消耗的能量。時(shí)消耗的能量。c.假設(shè)上升時(shí)間為假設(shè)上升時(shí)間為0，VOL為輸入為為輸入為0時(shí)的輸出，時(shí)的輸出，VOH為輸入為為輸入為2.5V時(shí)的輸出。計(jì)算時(shí)的輸出。計(jì)算tpLH，（如，（如VOL (VOH+VOL)/2）。）。5.15 確定反相器鏈尺寸 a. 為通過一最小尺寸反相器（Ci=10fF）驅(qū)動一大電容（CL=20pF），引入兩級緩沖器，如圖5.12所示。設(shè)最小尺寸反相器傳輸延時(shí)為70p