模拟cmos集成电路设计复习题.pdf

第 1 页 学院_班级_姓名_学号_ 密 封 线 内 不 答 题 一、简答题（共一、简答题（共 55 分，共分，共 3 题）题） 1. 以以 N 型型 MOSFET 为例，进行相关分析。为例，进行相关分析。(19 分分) (a) 根据漏极电流与漏源电压的关系曲线，划分出截止区，线性区和饱和区，并以 表达式的形式给出各个区域的工作条件和电流表达式 (10 分) (b) 结合具体表达式，分析体效应对电路相关参数的影响 (3 分) (c) 结合具体表达式，分析沟道长度调制效应对电路相关参数的影响 (3 分) (d) 给出亚阈值导电的条件，并分析亚阈值导电的特性 (3 分) 第 2 页 2. 根据所示电路， 分别判断电路反馈类型， 并解释与分析相应判定依据。根据所示电路， 分别判断电路反馈类型， 并解释与分析相应判定依据。 (16 分分) 第 3 页 学院_班级_姓名_学号_ 密 封 线 内 不 答 题 3. 基于基于 N 衬底、衬底、P 阱阱 CMOS 工艺回答一下问题工艺回答一下问题 (20 分分) (a) 画出 CMOS 工艺下寄生 PNPN 效应的纵向剖面图 (10 分) (b) 根据(a)中的纵向剖面图画出等效的自锁效应等效电路图 (3 分) (c) 解释何为自锁效应，并给出自锁效应发生条件 (5 分) (d) 根据自锁效应发生条件，给出消除自锁效应的方法 (2 分) 第 4 页 二、计算题，假设所有的晶体管都工作在饱和区二、计算题，假设所有的晶体管都工作在饱和区 （用符号来表示结果用符号来表示结果, 譬如譬如 gm, ro, RD, VOV, 等等等等） （共） （共 35 分，共分，共 2 题）题） 1. 假设没有衬底偏置效应假设没有衬底偏置效应 (15 分分) (a) 画出图中所示的电路图的低频小信号等效电路图 (5 分) (b) 假设 1 0.75 S II=，0 =， ()()pmosnmos CoxCox=，求该电路的低频小信号电压 增益？用迁移率和宽长比表示。 （必须给出解题过程） (10 分) 第 5 页 学院_班级_姓名_学号_ 密 封 线 内 不 答 题 第 6 页 2. 假设下图所示电路图中的所有器件都是完全匹配和对称的，回答一下问假设下图所示电路图中的所有器件都是完全匹配和对称的，回答一下问 题。请用跨导，输出电阻和电阻表示。 （必须给出解题过程）题。请用跨导，输出电阻和电阻表示。 （必须给出解题过程） (20 分分) (a) 求电路的差模小信号增益？ (10 分) (b) 求电路的共模小信号增益 (10 分) 第 7 页 学院_班级_姓名_学号_ 密 封 线 内 不 答 题 第 8 页 三、作图题三、作图题 （共（共 10 分，共分，共 1 题）题） 1. 假设系统传输函数为假设系统传输函数为 H(s), 1000 (1) 21000 ( ) (1) 210 s H s s + = + , (10 分分) (a) 计算低频增益，零点和极点 (5 分) (b) 画出对应的幅频特性和相频特性 (5 分) 第 9 页 学院_班级_姓名_学号_ 密 封 线 内 不 答 题 一、简答题（一、简答题（ 共共 40 分）分） 1. 对比基本电流镜与共源共栅电流镜的差别，结合相关电路图指出各自的利弊。 （10 分） 2. 分析差分电路中器件不匹配对差分对性能所造成的影响。 （5 分） 3.以共源放大器为例，分析 Miller 电容对共源放大器的频率影响。 （5 分） 第 10 页 4. MOSFET 工作在放大状态时， 其工作的区域和等效小信号模型分别是什么？请画出相 应的低频等效小信号模型，并解释相关参数在电路中的含义。 (10 分) 5. 请分别画出 P 型衬底，N 阱 CMOS 工艺里 NMOSFET 和 PMOSFET 的器件纵向结构 图，并给出电路最高点位与最低点位最可能连接的端点位置。 (10 分) 第 11 页 学院_班级_姓名_学号_ 密 封 线 内 不 答 题 二、作图题二、作图题 (10 分分) 2. 假设系统传输函数为假设系统传输函数为 H(s), 100 (1) 21000 ( ) (1) 210 s H s s = + , (10 分分) (a) 计算低频增益，零点和极点 (5 分) (b) 画出对应的幅频特性和相频特性 (5 分) 第 12 页 三、计算题，假设所有的晶体管都工作在饱和区三、计算题，假设所有的晶体管都工作在饱和区 (50 分分) （用符号来表示结果用符号来表示结果, 譬如譬如 gm, ro, RD, VOV, 等等等等） 1. 假设没有衬底偏置效应假设没有衬底偏置效应 (15 分分) (a) 画出图中所示的电路图的低频小信号等效电路图 (5 分) (b) 假设0 ，求该电路的低频小信号电压增益？用迁移率和宽长比表示。 （必须 给出解题过程） (10 分) 第 13 页 学院_班级_姓名_学号_ 密 封 线 内 不 答 题 2. 给出下图电路中的给出下图电路中的 Vout 表达式。 （表达式。 （R1=R2） (15 分分) 第 14 页 第 15 页 学院_班级_姓名_学号_ 密 封 线 内 不 答 题 一、选择题（共一、选择题（共 24 分，共分，共 12 题，每题题，每题 2 分）分） 1.在 W/L 保持不变的情况下，跨导随过驱动电压和漏电流变化的关系是 （ ） 。 A跨导随过驱动电压增大而增大，跨导随漏电流增大而增大。 B. 跨导随过驱动电压增大而增大，跨导随漏电流增大而减小。 C. 跨导随过驱动电压增大而减小，跨导随漏电流增大而增大。 D. 跨导随过驱动电压增大而减小，跨导随漏电流增大而减小。 2.采用二极管连接的 CMOS， 因漏极和栅极电势相同， 这时晶体管总是工作在 （ ） 。 A. 线性区 B. 饱和区 C. 截至区 D. 亚阈值区 3.对于 MOS 管, 当 W/L 保持不变时, MOS 管的跨导随过驱动电压的变化是( )。 A 单调增加 B. 单调减小 C. 开口向上的抛物线 D.开口向下的抛物线. 4. 在 NMOS 中, 衬底上加上负电压偏置, 会使阈值电压( )。 A. 增大 B 不变 C 减小 D 可大可小 5. 采用 PMOS 二极管连接方式做负载的 NMOS 共源放大器，下面说法正确的是 ( )。 A. PMOS 和 NMOS 都存在体效应，电压放大系数与 NMOS 和 PMOS 的宽长比有 关 B PMOS 和 NMOS 都存在体效应，电压放大系数与 NMOS 和 PMOS 的宽长比无 关 C. PMOS 和 NMOS 不存在体效应，电压放大系数与 NMOS 和 PMOS 的宽长比无 关 D PMOS 和 NMOS 不存在体效应，电压放大系数与 NMOS 和 PMOS 的宽长比有 关 6. 差分放大器差模电压增益与( )有关。 A双端输入还是单端输出; B双端输出还是单端输出 C双端输入还是单端输入; D与输入输出形式无关 7.保证沟道宽度不变的情况下，采用电流源负载的共源级为了提高电压增益，可以 （ ） 。 A. 减小放大管的沟道长度，减小负载管的沟道长度； B减小放大管的沟道长度，增加负载管的沟道长度； C增加放大管的沟道长度，减小负载管的沟道长度； D增加放大管的沟道长度，增加负载管的沟道长度； 第 16 页 8.在差分电路中, 可采用恒流源替换”长尾”电阻. 这时要求替换”长尾”的恒流源的输出 电阻 ( )。 A越高越好, B.越低越好 C. 没有要求 D. 可高可低 9 MOSFETs 的阈值电压具有( )温度特性. A . 零 B. 负 C. 正 D. 可正可负。 10.MOS 器件中，保持 VDS不变，随着 VGS的增加，MOS 器件 （ ） 。 A. 从饱和区线性区截止区 B. 从饱和区截止区线性区 C. 从截止区饱和区线性区 D从截止区线性区饱和区 11.在两极运算放大器中，米勒电容的影响是 （ ） 。 A. 不改变电路的零极点 B. 分裂电路主、次极点，但不改变电路零点 C. 只改变电路主极点，对次级点几乎没有影响 D分裂电路主、次极点，并引入一个零点 12. 增大 MOSFETs 的沟道长度, 会使等效的输出电阻( )。 A. 增大 B 不变 C 减小 D 可大可小 二、简答题（共二、简答题（共 21 分，共分，共 2 题）题） 4. 根据版图回答下面问题根据版图回答下面问题. (11 分分) (a) 画出相应的电路图. (5 分) (b) 哪个端口 (1,2,3,4 or 5) 最有可能与正电源电压相连？ 为什么？ (2 分) (c) 哪个端口 (1,2,3,4 or 5) 最有可能与负电源电压相连？ 为什么？ (2 分) (d) 哪个端口最有可能是电路的输入？为什么？ (2 分) 第 17 页 学院_班级_姓名_学号_ 密 封 线 内 不 答 题 5. 根据所示电路回答下面的问题根据所示电路回答下面的问题. (10 分分) (a) 利用 P 衬底，N 阱 CMOS 工艺画出电路图对应的纵向剖面结构 (5 分) (b) 根据(a)中的结果，画出对应的等效闩锁电路 (2 分) (c) 解释闩锁效应，并给出闩锁发生的条件 (3 分) 第 18 页 三、计算题，假设所有的晶体管都工作在饱和区三、计算题，假设所有的晶体管都工作在饱和区 （用符号来表示结果用符号来表示结果, 譬如譬如 gm, ro, RD, VOV, 等等等等.） （共（共 45 分，分， 第 19 页 学院_班级_姓名_学号_ 密 封 线 内 不 答 题 共共 2 题）题） 1. 假设没有衬底偏置效应假设没有衬底偏置效应 （15 分）分） (a) 画出图中所示的电路图的低频小信号等效电路图 (5 分) (b) 假设 1 0.75 S II=，0 =， ()()pmosnmos CoxCox=，求该电路的低频小信号电压 增益？用迁移率和宽敞比表示。 （必须给出解题过程） (10 分) 第 20 页 第 21 页 学院_班级_姓名_学号_ 密 封 线 内 不 答 题 2. 假设没有衬底偏置效应假设没有衬底偏置效应 (30 分分) (a) 推导该电路的共模输入范围和输出摆幅 (8 分) (b) 计算整体电路的差模增益 (5 分) (c) 计算第一级差分电路的共模增益 (5 分) (d) 假设忽略 MOSFET 的寄生电容，输出 VOUT驱动一个电容负载，其值为 CL，请 给出对应的差模传递函数 (10 分) (e) 如何消除问题(d)中出现的有半平面零点 (2 分) 第