(精選)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PMO麗NMO甯二極管連接形式的 CS放大電路,體效應(yīng)，所以這里應(yīng)該考慮 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最大的區(qū)別在于PMOSt負(fù)載無溝道長度比較短，所以，溝長0 sio 2t OX3508. 8510 143. 910 41. 34 10 4 AV23. 83510 5500. 5100. 5I D1 ID20. 5mAro11NI D20KI D2Cn jxVGS22VTH2NVDS2O = 1.46Vgm13.6103a/Vgm2 1. 6310 3A/Vgmb2g m22 2 fVsb2. 3810 4A/V輸出電阻：ROUTgm2gmb

2、2%508，增益AVgm1 ROUT1. 85M2換為PMOSs則可忽略M2的體效應(yīng)，同理可得ROUT11 O2/ro1974Avgm1 ROUT0. 853.2a)505010. 5I D1D2 0.5mAro11NI D20Kro21PI D10K0 sio 2 t OX1. 3410 4gm，增益2 CoxWL I D 3.6 10 3A/VAgmi roi / ro2 24. 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:3.3VoutVdS1VgsCn yoxVtH12VGSVTH111NVDS有以上

3、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pCox2VGSVTH212PVSDVomax,同理有:VSDMIN = 0.99.1. V omax = Vdd-V sdmin= 2V輸出電壓的最大擺幅為Vomax - V omin = 1.73V500T5D11nARd2Kro10KRoutr01 /Rd1.66Kgm12 CoxWl I D 5.18 10 3A/V增益A/gm1RouT0. 86(b) M1工作在線性區(qū)邊緣VoutVds1VgsVthCoxvgs1VTHVDDVOUTRd由以上兩式可得 VgS1. 13V , I D1. 2810-3AroNI

4、 D7. 8K增益Avgmi r。/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 VdsVddI dRd0. 44V所以進入線性區(qū) 50mV時的Vds =0.39VVDD VDS 1.3 10 3ARd又三極管區(qū)RoAVCn ox1 DVDSgm2 VGSVTH VDS1c Wn=ox lC WnCoxL 1Ro /Rd2VDSVGS1. 14VVDS15. 19VGSVTH1VDSRo1. 28K3.12乂譏，從而由M2的Vgs分析：已知各支路電流及M1寬長比，可求得 M1過驅(qū)動電壓即及電流可求得其寬長比。201 D11mA

5、I S0. 75mAM1處于臨界三極管區(qū)有:1 D1八 W 、,nCox L VGSL 1Vth210-3VGSVTH0. 81V對M2分析可得:1W1 D2彳pCox 丁 VDD2L 2VoutD1W5. 16L 2此時小信號增益為：AVgmi ROUTg m1g m210. 423.14M1跨導(dǎo)gm1,從而可求分析：已知支路電流可求得電路輸出電阻，由增益表達式可知M2寬長比。得M1寬長比；又由輸出擺幅 VDdVod2Vodi2. 2可推出1 D2 1 D11mA ro11N1 D10Kro25KP1 Dg m1 ro1/ Io21000. 03由 gm12 CoxWLJ D10. 03L

6、13352. 58又因為輸出電壓擺幅為2.2V,可得:VDDVOD2VOD12. 2VDD2I D2I DpCoxWL2nC0XWL 12.2 WL 296. 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:VDDVOUTVOUTVNRdRfgrXVOUTIo上式對Vn求偏導(dǎo)得：AVOUTVNgm7RF11RfroRd(b)對VOUT點列節(jié)點電流方程:VddVoutVoutVinRiVOUTr。VlNgmVbVin上式對Vn求偏導(dǎo)得：AVOUT11gm R IoVIN1R1r/ R1 I o1

7、R2(c)對VOuT點列節(jié)點電流方程:VDDVOUTVINVOUT g m2Io2"UTgm1VNr013.21上式對Vn求偏導(dǎo)得：AVOUTVINg m2gm1 - gm2o2o1(a)輸出短路求等效跨導(dǎo) Gmix -gmvin - vin rr o1Gmgm1o11ro1從M2漏端看上去的電阻為ro3r o2 1g m2r o3，輸出電阻ROUTRM2/ ro1r01 r03r02 1 g1r03r02 1m2ro3gm2r03，小信號增益為Av-&ROUT1gm2 r o2ro3ro2 1 gm2 r o3ro1 ro3 ro2 1 gm2ro3(b) M1、M3為二極

8、管連接，等效為一個電阻設(shè)M1、M3等效電阻分別為RS、RDr1RS/ r01g m1RDg m3/ r03小信號分析，求得等效跨導(dǎo)Gm：i x gm2 v iniGmm2 r o2g m2RS r o2輸出電阻為：ROUTRD /RS1gm2Rsro2，小信號增益為Av- 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 m1RDg m3/ 小做小信號等效電路分析得:gm2 v inv outVdv outv out由上式可得：Avv outv inr o2RSvout記RRDRSrs2g m2 r o2(d)與(b)題類似M

9、1、M3為電流源連接等效電阻分別為RS、RDRsroiRDro3小信號分析，求得等效跨導(dǎo) Gm:gm2Vin - i x&gm2 r02RS1g m2 RS r o2輸出電阻為：RoutRd / RsgmzRs02小信號增益為Av-GmRouT3.24,、 W(a) 一L50075Rd2KRs200考慮體效應(yīng)與溝道長度調(diào)制效應(yīng)有:1020KN I DwMh02 FVsb2 F 0. 723/又 I d 0. 5mA必RsI d0.1VVOutVddRdI D 1.卬gm 2 CoxWLi 1VdsI D 3.82103A/Vg而gm0. 8610 3A/V2 1 2 fVSB帶源極負(fù)反饋的共源極放大器的等效跨導(dǎo)Gm：Gm gm 1. 9610-3A/VmRs1 gm gmb&r。又輸出阻抗 Rout Rd 1gmgmb Rso 1.82K，小信號增益為Av-GmRouT3. 57(b) M1工作在線性區(qū)邊緣有：VoutVnVth又VnVgsRsIdVoutVgsRsIdVthVddRdI d nCoxVGS VTH由兩式