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PMOS和NMOS管二极管连接形式的CS放大电路，最大的区别在于PMOS做负载无体效应，所以这里应该考虑 沟长调制效应也应该考虑进去。gmb的影响。同时，由于L=0.5,沟道长度比较短，所以,C0 Si02M n =OXM n ? -7t OX3508.8510 143. 910 41. 34 10 4 AV2同理COx3. 83510ro1I D2gm1gmb250075100T5I D1D20. 51TAro21NI D20 KnCox WVGS22VTH23.610NVDS23A/VVo = 1.46Vgm2 1. 6310 3A/ Vg m22 2 FVsb2. 381

2、04A/V输出电阻：ROUTro1508gm2gmb2，增益AvgT1ROUT1.85M2换为PMOS管，则可忽略M2的体效应,同理可得ROUT11gm2ro2/ro19740.853.2(a)500.5502ID1D20.5tAro11NID20Kro21PID10K0sio2tOX1.34104gm2CoxWLId3.6103A/V，增益Avgm1 r01 /ro224. 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:VoUTVdsiVgsVthi2nCox.输出电压的最大摆幅为Vomax- Vomin =

3、 1.73V3.3，、一 W 50(a) ,L 0. 5I di1nARd2KJoN1 D10K2VGSVTH11NVDS1有以上两式可推得Vomin=0.27当M2管处于临界三极管区是输出电压有最大值Vomax,同理有:21PVSDI1CW/ID2PCox丁VGSVTH22L2Vsdmin=0.99Vomax=Vdd-Vsdmin=2VRout1Rd1.66Kgm12CoxWLId5.18103A/V增益A/g m1 ROUT0. 86(b)M1工作在线性区边缘VOUTVDS1VGSVTH1W2nCoxLVGS1VTHVDDVOUTRD由以上两式可得Vgs1.13/,Id1.2810-3Ar

4、。NIDgm1ro/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VdsVddIdRd0.44V所以进入线性区50mV时的Vds=0.39VIDVddVds1.3103ARd1八W2IDnCox2VgsVthVdsVdsVgs1.14V2L1又三极管区gmnCox厂Vds5.19L1RO7nCoxVgSVtH1VdsRo1.28KVDSL1.增益AvgmRRd43.12分析：已知各支路电流及M1宽长比，可求得M1过驱动电压即乂讥，从而由M2的Vgs及电流可求得其宽长比。W20,Idi1mAL10.5M1处于临界三极管区有：1 W2Id

5、i2nCox丁VgsVth2 L1对M2分析可得：I1cW/ID2pCoxVDDVoutIS0.75mA10VgsVth0.81VVTHID1Is5.16L2此时小信号增益为：AvgmiRoutgm1gm210.423.14分析：已知支路电流可求得电路输出电阻，由增益表达式可知得M1宽长比；又由输出摆幅VDdVod2Vod12.2可推出M2宽长比。ID2ID11mA1N110Kro21P1D5Kgmlro1/ro2100gm10.03一由gm11D110.03WL13352.58又因为输出电压摆幅为2.2V,可得:VddVOD2Vod12.2VDD2ID2IDof2nCOXWL12.2WL29

6、6.973.153.193.20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:VDDVOUTVOUTVNRdRfgmVlNVOUTro上式对Vn求偏导得：AVOUTVNgm7RF11RFroRd(b)对Mut点列节点电流方程:VddVoutVoutVinVOUTroVingmVbVin上式对Vn求偏导得：AVOUT11gmRroVIN1R1r/Riro1R2(c)对VOUT点列节点电流方程:VdDVOUTVINVOUTgm2UTgm1VNro1ro23.21上式对Vn求偏导得：AVOUTVINgm2gm1-gm2o2o1

7、g m2r 02(a)输出短路求等效跨导Gmix-gm1Vin-vinro1GmgmJo11r01从M2漏端看上去的电阻为RM2r03ro21gm2ro3输出电阻ROUTRM2o1r01r03r021gr01r03r021m2ro3gm2r03，小信号增益为Av-GmROuT1g01m2ro203ro3ro21gm2ro3o21gm2ro3(b)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/o3r1RS/r01gm1小信号分析，求得等效跨导Gm：iixgm2vinixRSGmm2ro2gm2RSro2输出电阻为：ROUTRD/RS1gm2RSro2，小信号增益为A

8、v-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 m1-1 ,RD/ r 03g m3做小信号等效电路分析得：VdVoutVoutVoutgm2VinVout-r02RSRs由上式可得：AvvoutVinRSRsRDRsrs2(d)与(b)题类似M1、M3为电流源连接等效电阻分别为Rs、RdRsro1Rdro3小信号分析，求得等效跨导Gm：3.24(a)i x gm2 vin输出电阻为：ROUT，小信号增益为Av500r5xRsiRd /Rs- GmROUTRd2KGmRsgmzRs。2Rs200gm2 r021 g m2RS r o2考虑体效应与沟道长度调制效应有:r。120KN1DVhMh0. 2 FVsb0. 723V0.5mAgm2 1. 2 FVSBVddRdI d1.9V3.82 10-3A/V3A/ V带源极负反馈的共源极放大器的等效跨导Gm.gmroGm ：Rs1 gm1.9610-3A/VgmbRsr。又输出阻抗RoutRd19mgmbRso1.82K，小信号增益为Av-GmRouT3.57(b)M1工作在线性区边缘有：VoutVnVTH又VnVGSRsIDVo