CMOS模拟集成电路设计chapter41(1)

1、Chapter 4 Analog CMOS SubcircuitsChapter 4.1MOS Switch 【MOS 开关】CMOS Subcircuits Subcircuit A circuit which consists of one or more transistors and generally performs only one function A subcircuit is generally not used by itself but in conjunction with other subcircuits to achieve more complicated f

2、unctions Example: amplifier运算放大器是一个范例 运算放大器(或OP 放大器)是一个用简单电路完成复杂功能的范例。 op放大器由输入级、增益级和输出级构成。每一级都可由一个或多个子电路构成。 例如，差分放大器由简单电路电流漏、电流镜负载和源极藕合对组成。 如果希望运算放大器可驱动低阻负载，那么输出级是必需的。输出级由源极跟随器和电流漏负载构成。 对各级提供稳定的偏置也是必需的。偏置级由电流漏和电流镜组成，为各级提供偏置电流。第4章内容提纲4.1 MOS Switch 【】4.2 MOS Diode/Active Resistor (MOS二极管/有源电阻器)4.3 C

3、urrent Sinks and Sources4.4 Current Mirrors4.5 Current and Voltage References4.6 Band-gap References(基准)4.7 Summary 在第4章之后的第5章将介绍更复杂的电路，比如CMOS放大器。对模拟CMOS 电路设计者来说，这两章是基础。4.1 MOS 开关 理想开关 ON：A端和B端之间短路(short-circuit)； OFF： A端和B端之间开路(open-circuit)。 MOS开关在集成电路设计中有很多作用。 用在实现诸如电阻的开关仿真。 用于多路选择、调制和其他许多的场合。 用做

4、传输门，开关的大小的设计具有灵活性，这在标准逻辑电路是没有的。 本节的目的是研究与CMOS集成电路兼容的开关特性。N沟道管做模拟开关 MOS技术的一个优点是可提供一个性能良好的开关。 图4.1-2 显示了一个MOS 晶体管被用做开关的情况。 它的性能可以由图4.1-1 显示的MOS晶体管大信号模型构成的开关确定。MOS开关电阻 电压控制开关是一个三端网络，其中A、B端组成开关，C端是控制电压vC作用端。 开关最重要的特性是它的导通电阻rON和关断电阻rOFF。理想情况下，rON为零而rOFF为无穷大，实际上rON从不为零， rOFF也从不为。 此外，导通电阻rON和关断电阻rOFF的值绝不会是

5、常数 ，它们与端口条件有关。MOS管的极性与导通电阻 端点A或B 是MOS 晶体管的漏极还是源极，取决于两端点的电压。 对n沟道管，如果A 端电位高于B，那么A端是漏极，B端是源极；反之，如果B 端电位高于A ，那么B 端是漏极， A端是源极。 无论沟道电阻是否存在，在ON状态下的电阻都是与电阻rD、rS串联组合而成。 通常rD和rS的影响很小，所以主要考虑沟道电阻。沟道电阻的表达式 在开关导通状态，开关两端的电压很小，且vGS很大。因此，可以假设MOS 器件工作在非饱和区。)21 . 4()(/1:给出小信号 沟信号沟道电阻0) 11 . 4(2)()(GT2DSTGSQDSDONGDSDSGSDSDSDSTGSDVVVWKLvirvvvVVvvvVVLWKi工作点。变为为负时，大。小，但比比式中，rON随VGS变化的曲线图 图4.1-4 显示了当VDS=0.1V、W/L=1,2,5 和10 时rON随VGS变化的曲线图。从图中可以看出W/L越大， rON越低。 当VGS减到VT(VT=0.7V) 时， rON为无穷大，因