(精选)华中科技大学CMOS拉扎维第三章课后作业中文答案

1、3. 1分析：对于PMO丽NMO甯二极管连接形式的 CS放大电路,体效应，所以这里应该考虑 调制效应也应该考虑进去。gmb的影响。同时，由于 L=0.5最大的区别在于PMOSt负载无沟道长度比较短，所以，沟长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输出电阻：ROUTgm2gmb

2、2%508，增益AVgm1 ROUT1. 85M2换为PMOSs则可忽略M2的体效应，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)求输出电压的最大摆幅及求输出电压最大值与最小值之差分析可知，当M1管处于临界三极管区时输出电压有最小值Vomin,此时有:3.3VoutVdS1VgsCn yoxVtH12VGSVTH111NVDS有以上

3、两式可推得 Vomin=0.27当M2管处于临界三极管区是输出电压有最大值pCox2VGSVTH212PVSDVomax,同理有:VSDMIN = 0.99.1. V omax = Vdd-V sdmin= 2V输出电压的最大摆幅为Vomax - V omin = 1.73V500T5D11nARd2Kro10KRoutr01 /Rd1.66Kgm12 CoxWl I D 5.18 10 3A/V增益A/gm1RouT0. 86(b) M1工作在线性区边缘VoutVds1VgsVthCoxvgs1VTHVDDVOUTRd由以上两式可得 VgS1. 13V , I D1. 2810-3AroNI

4、 D7. 8K增益Avgmi r。/Rd9. 34VDS 减小 50mV(c)各区域主要由VDS决定，进入线性区 50mV即三极管临界区的;临界区的 VdsVddI dRd0. 44V所以进入线性区 50mV时的Vds =0.39VVDD VDS 1.3 10 3ARd又三极管区RoAVCn ox1 DVDSgm2 VGSVTH VDS1c Wn=ox lC WnCoxL 1Ro /Rd2VDSVGS1. 14VVDS15. 19VGSVTH1VDSRo1. 28K3.12乂讥，从而由M2的Vgs分析：已知各支路电流及M1宽长比，可求得 M1过驱动电压即及电流可求得其宽长比。201 D11mA

5、I S0. 75mAM1处于临界三极管区有:1 D1八 W 、,nCox L VGSL 1Vth210-3VGSVTH0. 81V对M2分析可得:1W1 D2彳pCox 丁 VDD2L 2VoutD1W5. 16L 2此时小信号增益为：AVgmi ROUTg m1g m210. 423.14M1跨导gm1,从而可求分析：已知支路电流可求得电路输出电阻，由增益表达式可知M2宽长比。得M1宽长比；又由输出摆幅 VDdVod2Vodi2. 2可推出1 D2 1 D11mA ro11N1 D10Kro25KP1 Dg m1 ro1/ Io21000. 03由 gm12 CoxWLJ D10. 03L

6、13352. 58又因为输出电压摆幅为2.2V,可得:VDDVOD2VOD12. 2VDD2I D2I DpCoxWL2nC0XWL 12.2 WL 296. 973.153.193.20分析：小信号等效电路图不便绘制, 信号增益。一下解答皆用大信号分析然后对输入求偏导得出小(a)对VOUT点列节点电流方程:VDDVOUTVOUTVNRdRfgrXVOUTIo上式对Vn求偏导得：AVOUTVNgm7RF11RfroRd(b)对VOUT点列节点电流方程:VddVoutVoutVinRiVOUTr。VlNgmVbVin上式对Vn求偏导得：AVOUT11gm R IoVIN1R1r/ R1 I o1

7、R2(c)对VOuT点列节点电流方程:VDDVOUTVINVOUT g m2Io2"UTgm1VNr013.21上式对Vn求偏导得：AVOUTVINg m2gm1 - gm2o2o1(a)输出短路求等效跨导 Gmix -gmvin - vin rr o1Gmgm1o11ro1从M2漏端看上去的电阻为ro3r o2 1g m2r o3，输出电阻ROUTRM2/ ro1r01 r03r02 1 g1r03r02 1m2ro3gm2r03，小信号增益为Av-&ROUT1gm2 r o2ro3ro2 1 gm2 r o3ro1 ro3 ro2 1 gm2ro3(b) M1、M3为二极

8、管连接，等效为一个电阻设M1、M3等效电阻分别为RS、RDr1RS/ r01g m1RDg m3/ r03小信号分析，求得等效跨导Gm：i x gm2 v iniGmm2 r o2g m2RS r o2输出电阻为：ROUTRD /RS1gm2Rsro2，小信号增益为Av- GmROUT(c) M1、M3为二极管连接,等效为一个电阻设M1、M3等效电阻分别为RS、RD-1 ,RS ro1g m1RDg m3/ 小做小信号等效电路分析得:gm2 v inv outVdv outv out由上式可得：Avv outv inr o2RSvout记RRDRSrs2g m2 r o2(d)与(b)题类似M

9、1、M3为电流源连接等效电阻分别为RS、RDRsroiRDro3小信号分析，求得等效跨导 Gm:gm2Vin - i x&gm2 r02RS1g m2 RS r o2输出电阻为：RoutRd / RsgmzRs02小信号增益为Av-GmRouT3.24,、 W(a) 一L50075Rd2KRs200考虑体效应与沟道长度调制效应有: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带源极负反馈的共源极放大器的等效跨导Gm：Gm gm 1. 9610-3A/VmRs1 gm gmb&r。又输出阻抗 Rout Rd 1gmgmb Rso 1.82K，小信号增益为Av-GmRouT3. 57(b) M1工作在线性区边缘有：VoutVnVth又VnVgsRsIdVoutVgsRsIdVthVddRdI d nCoxVGS VTH由两式