華中科技大學(xué)CMOS拉扎維第二章課后作業(yè)答案中文版(共13頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上CMOS Analog DesignHome work 1 SolutionBy: 張濤（）2007年3月18日作業(yè)內(nèi)容：一、書本上的習(xí)題2.22.5 (a)、(b)、(c)2.6 (a)、(b)2.72.152.82.182.24參考解答過程2.2.（1）對(duì)于NMOS，工作在飽和區(qū)時(shí)，有： = = （忽略溝長調(diào)制效應(yīng)） =3.66mAV =20 A=73.3（2）對(duì)于PMOS，公式基本同上 = = （忽略溝長調(diào)制效應(yīng)） =1.96mAV =10 A=19.62.5a.若不考慮二級(jí)效應(yīng)，則 = 實(shí)際情況下，由于襯偏效應(yīng)會(huì)影響 IXVX曲線圖b.（1）當(dāng)01時(shí)，S、D反

2、向VGS-VTH=1.2-VX VDS此時(shí)，NMOS處于S、D方向的三極管區(qū)（2）當(dāng)11.2時(shí)，VGS-VTH=0.2>VDS=VX-1 （未考慮襯偏效應(yīng)）此時(shí)，NMOS處于正向?qū)ǖ娜龢O管區(qū)IX=（3）當(dāng)VX 1.2時(shí)NMOS處于飽和區(qū) = IXVX曲線圖未考慮襯偏效應(yīng)時(shí)的曲線若考慮襯偏效應(yīng)，則VTH增大，當(dāng)襯偏效應(yīng)比較小，反向后仍有VGS>VTH，曲線同上，當(dāng)襯偏效應(yīng)比較大時(shí)，VGS<VTH，則MOS管在反向之后一直截止，曲線如下：IXVX曲線圖考慮襯偏效應(yīng)時(shí)的曲線（c）（1）0<Vx<0.3時(shí)，MOS管反向?qū)?。（未考慮襯偏效應(yīng)）VGS=1-VX VDS=1

3、.9-VXVGS-VTH=0.3-VX<VDS=1.9-VXNMOS處于反向?qū)ǖ娘柡蛥^(qū)此時(shí)Ix=-（2）當(dāng)VX >0.3 時(shí)，MOS管截止IXVX曲線圖考慮襯偏效應(yīng)后，曲線與X軸的交點(diǎn)會(huì)該變位置2.6 |VGS|= |VDS|= 所以|VDS|>|VGS|-|VTH| PMOS處于飽區(qū) = Gm= =IDVX曲線圖Gm與VX曲線圖 |VGS|= |VDS|= 所以VDS>VGS-VTH PMOS處于飽區(qū) = Gm= =IDVX曲線圖Gm與VX曲線圖2.7 （為了簡化運(yùn)算和分析，這里沒有考慮二級(jí)效應(yīng)）1.VOUT有電流通過R1產(chǎn)生，電路工作時(shí)，S、D反向。（1

4、）當(dāng)0VIN0.7時(shí)，MOS管截止VOUT=0（2）當(dāng)0.7VIN1.7 VGS-VTH=VIN-VOUT-0.7 VDS=1-VOUT VGS-VTHVDSMOS管處于反向?qū)ǖ娘柡蛥^(qū)Vout=（3）當(dāng)1.7VIN3VGS-VTH VDSMOS管處于反向?qū)ǖ娜龢O管區(qū)Vout=VOUTVIN曲線圖2.VOUT有電流通過R1產(chǎn)生，電路工作時(shí)，S、D反向。(1).當(dāng)0VIN1.3時(shí)VDS=VIN-VOUTVGS-VTHNMOS處于反向?qū)ǖ娜龢O管區(qū)VOUT=IxR1=R1(2)當(dāng)1.3VIN3NMOS處于反向飽區(qū)VOUT=IxR1=R1VOUTVIN曲線圖2.8（a）VS=VDD-VOUT VB

5、=VIN VSB=VDD-VOUT-VINMOS管處于二極管連接形式的飽和區(qū)其中 所以 = I1是恒流源，為定值，因此，可以得到VOUT和VIN的關(guān)系，見下圖VOUTVIN曲線圖（b）VGS=2-1=1 VDS=VOUT-1 VSB=1-VIN當(dāng)M1處于飽和區(qū)邊緣時(shí)，有VGS-VTH=VDS1-=VOUT-1 （1）VOUT= = （2）由（1）（2）則可以解出臨界VIN01.當(dāng)0VINVIN0時(shí)VGS-VTHVDSM1處于飽和區(qū)VOUT=代入VGS、VTH可得到VINVOUT關(guān)系2. .當(dāng)VIN0VINVIN1時(shí)VGS-VTH VDSM1處于線性區(qū)VOUT=3.當(dāng)VINVIN1時(shí)，VGSVT

6、HM1處于截止區(qū)代入VGS、VTH、VDS可以得到VIN VOUT關(guān)系VIN0受電阻R1的大小影響，當(dāng)R1比較小時(shí)，在03V時(shí)，MOS管一直飽和，隨著R1的增加，MOS管在VIN在03v時(shí)，可能同時(shí)經(jīng)過飽和，三極管甚至截止區(qū)VOUTVIN曲線圖（c）S、D 反向?qū)╒GS=2-VOUTVDS=2-VOUTVSB=VOUT-VIN所以VDSVGS-VTHM1始終處于反向?qū)ǖ娘柡蛥^(qū)。VOUT=I1R1= = 其中實(shí)際仿真波形如下VOUTVIN曲線圖理論上，VGS0，VOUT應(yīng)該是小于2V的，但是從實(shí)際仿真波形圖上可以看到，VOUT上升到了2V以上，這是因?yàn)閂IN上升得比較大之后，襯低的電壓大于V

7、OUT，電流會(huì)從高電壓流到低電壓處，并通過R1，使VOUT上升到2V以上。2.15 晶體管工作在飽和區(qū)且為折疊結(jié)構(gòu) CDG=15.36fF, CGS = 79.36fF求出gm即可工作在飽和區(qū)且ID = 1mA VGS=1.0182V2.18因?yàn)閮蓤D都以源端作為輸出端，而由于體效應(yīng)，源襯電壓變化會(huì)引起漏源電流變化，從而不適合作為電流源。2.24（a）1. 當(dāng)VG|VTHN|時(shí)M1截止（1）0VXVG+|VTHP| M2截止（2）VXVG+|VTHP|VX=VDS|VGS|-|VTHP|所以M2處于飽和區(qū)IXVX曲線圖2. 當(dāng)VG|VTHN|時(shí)M1導(dǎo)通（1）0VXVG+|VTHP|M2截止 （i）當(dāng)0VXVGM1處于三極管區(qū) （i）當(dāng)VG+VTHNVXVG+|VTHP|時(shí)M1處于三極管區(qū)（2）VXVG+|VTHP|M1 M2均處于飽和區(qū)IXVX曲線圖（b）1. 當(dāng)VG|VTHN|時(shí)M1截止（1） 0VXVG+|VTHP|M2截止（2）VX>VG+|VTHP|因?yàn)镸1截止，M2上仍然沒有電流IXVX曲線圖從實(shí)際的仿真波形，可以看到，當(dāng)VX比較大時(shí)，亞閾值