拉扎维模拟CMOS集成电路设计第二章作业答案详解完整版PPT课件

.,1,第二章作业答案,.,2,2.1、W/L=50/0.5，假设|VDS|=3V，当|VGS|从0上升到3V时，画出NFET和PFET的漏电流VGS变化曲线解：,NMOS管：假设阈值电压VTH=0.7V,不考虑亚阈值导电当VGS0.7V时，NMOS管工作在饱和区，NMOS管的有效沟道长度Leff=0.5-2LD，则,.,3,PMOS管：假设阈值电压VTH=-0.8V,不考虑亚阈值导电当|VGS|0.8V时，PMOS管工作在截止区，则ID=0当|VGS|0.8V时，PMOS管工作在饱和区，PMOS管的有效沟道长度Leff=0.5-2LD，则,.,4,2.2W/L=50/0.5,|ID|=0.5mA，计算NMOS和PMOS的跨导和输出阻抗，以及本证增益gmro解：本题忽略侧向扩散LD,1）NMOS,2）PMOS,.,5,2.3导出用ID和W/L表示的gmro的表达式。画出以L为参数的gmroID的曲线。注意L,解：,.,6,2.4分别画出MOS晶体管的IDVGS曲线。a)以VDS作为参数；b)以VBS为参数，并在特性曲线中标出夹断点,解：以NMOS为例,当VGSVTH时，MOS截止，则ID=0,当VTH1.97V时，M1工作在截止区，则IX=0,gm=0,VX1.97V时，M1工作饱和区，则,.,9,(b)=0,VTH=0.7V,当0VX1V时，MOS管的源-漏交换,工作在线性区，则,当1VVX1.2V时,MOS管工作在线性区,.,10,当VX1.2V时,MOS管工作在饱和区,.,11,(C)=0,VTH=0.7V,当VX0.3V时，MOS管的源-漏交换，工作在饱和区,当VX0.3V时，MOS管工作截止区,.,12,(d)=0,VTH=-0.8V,当01.82V时，MOS管工作在线性区？,.,16,2.7对于图2.44的每个电路，画出Vout关于Vin的函数曲线草图。Vin从0变化到VDD=3V。解：,(a)=0,VTH=0.7V,右图中，MOS管源-漏极交换,当Vin0.7V时，M1工作在截止区，Vout=0,当0.7Vin1.7V时，M1工作在饱和区，则,当1.7VVin3V时，M1工作在线性区，则,.,17,2.7(b)=0,VTH=0.7V,当0Vin1.3V时，M1工作在线性区，则,当Vin1.3V时，M1工作在饱和区，则,.,18,2.7(c)=0,VTH=0.7V,当0Vin2.3V时，M1工作在线性区，则,当Vin2.3V时，M1工作在饱和区，则,.,19,2.7(d)=0,VTH=-0.8V,当0Vin1.8V时，M1工作在截止区，则,M1工作在饱和区边缘的条件为Vout=1.8V，此时假设Vin=Vin1，因而,当1.8VVinVin1时，M1工作在饱和区,当Vin1VTH,当Vb-0.7VX3V时，M1工作在饱和区,当VXVb-0.7时，M1工作在线性区，则,.,21,当VX当IX=IC1时，I1=0若电流源I1为理想电流源，则VN-,实际上VN不可能低于0.6V，若低于0.6V，则PN结正向导通若电流源I1不是理想电流源，则VN0，电容C1开始放电,.,26,2.13MOSFET的特征频率(transitfrequency)fT，定义为源和漏端交流接地时，器件的小信号增益下降为1的频率。证明注意：fT不包含S/D结电容的影响,节点1，有,输出：,.,27,2.13(b)假设栅电阻RG比较大，且器件等效为n个晶体管的排列，其中每个晶体管的栅电阻等于RG/n。证明器件的fT与RG无关，其特征频率仍为,.,28,.,29,2.13(c)对于给定的偏置电流，同过增加晶体管的宽度（因此晶体管的电容也增加）使工作在饱和区所需的漏-源电压最小。利用平方率特性证明,这个关系表明：当所设计的器件工作于较低时，速度是如何被限制的。,.,30,2.16考虑如图2.50所示的结构，求ID关于VGS和VDS的函数关系，并证明这一结构可看作宽长比等于W/(2L)的晶体管。假设=0,第一种情况：M1、M2均工作在线性区,相当于W/(2L)工作在线性区,.,31,2.16第二种情况：M1工作在线性区，M2工作在饱和区,相当于W/(2L)工作在饱和区,注意：M1始终工作在线性区，因为M2的过驱动电压大于0,线性区,.,32,2.16上面讨论，可知：(1)M2工作在饱和区，则电流满足平方关系(2)M2工作在线性区，则电流满足线性关系,.,33,2.17已知NMOS器件工作在饱和区。如果(a)ID恒定，(b)gm恒定，画出W/L对于VGS-VTH的函数曲线。,饱和区：,.,34,2.18如图2.15所示的晶体管，尽管处在在饱和区，解释不能作为电流源使用的原因。,以上电路的电流与MOS管的源极电压VS有关，而电流源的电流是与其源极电压VS无关的。,.,35,2.27已知NMOS器件工作于亚阈值区，为1.5，求引起ID变化一个数量级所需的VGS的变化量。如果ID=10A，求gm的值,.,36,2.28考虑VG=1.5V且VS=0的NMOS器件。解释如果将VD不断减小到低于0V或者将Vsub不断增大到0V以上