华中科技大学CMOS拉扎维第三章课后作业中文答案

1、分析：对于PMOS口 NMO甯二极管连接形式的 CS放大电路，最大的区别在于 PMO辙负载无体效应，所以这里应该考虑 效应也应该考虑进去。gmb的影响。同时，由于 L=,沟道长度比较短，所以，沟长调制0 sio 2t OX3508. 8510 143. 910 41. 3410 4 AV2同理NpCox3. 83510 55007510075I D1 ID20. 5nAro1ro21N1 D20K1 D2Cn =oxVGS22VTH2NVDS2gm12 COXWLID3.6103A/Vgm2 1. 6310 3A/ Vgmb2gm22 2 FVSB2. 3810 4A/V输出电阻：ROUTgm

2、2gmb2/r 02r01508，增益Avgm1 ROUT1. 85M2换为PMOSI,则可忽略M2的体效应，同理可得ROUTgm211 r02/r01974gm1 ROUT0. 85a)501获5021 D1D2 0.5nArO11N1 D20KrO21P1 D10Kt OX0 sio 21. 3410 4AV2gm，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:N1 DVoutVdS1VgsVth1Cn yox2VGSV

3、TH111NVDS有以上两式可推得Vomin二当M2管处于临界三极管区是输出电压有最大值Vomax,同理有:pCox2VGSVTH212PVSDdmin =.1. Vomax = Vdd-Vsdmin= 2V输出电压的最大摆幅为Vomax - V omin500T5D11nARd2KroRoutr01 /Rd1.66K10Kgm12 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. 2810-3Aro7.8K增益AVgm1

4、r。/ Rd9. 34(c)各区域主要由VDS决定,进入线性区 50mV即三极管临界区的VDS 减小 50mV;临界区的VdsVddI dRd0. 44V所以进入线性区50mV时的Vds =VDD VDS1 3Rd10 3 A1ID 2Cn ox2 VGS1VTH VDS2VDSVGS1. 14V又三极管区c Wn=ox lVDS15. 191RoI DVDSC WnCoxL 1VssVtH1VdsRo1. 28K，增益 A gmRo /Rd4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。L 10. 5M1处于临界三极管区有：1 W2I

5、 D12 nCox 丁 Vgs Vth2 L 1对M2分析可得：I 1 c W /I D2pCox VDD Vout2L 2此时小信号增益为：Agm1ROI s0. 75mA10Vgs Vth0.81VVTHI D1IS5. 16L 2g m2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M1跨导gm1,从而可求得M1宽长比；又由输出摆幅VDd Vod2Vodi2. 2可推出M2宽长比。1 D2 1 D11mA ro11N1 D10Kro25KPI Dg ml r o1/ ro2100g m10. 03由 gm12 CoxWL I D10. 03L 13352. 58又因为输出电压摆幅

6、为，可得:VdDVOD2VOD12. 2VDD2I D2I DpCoxWL2nC0XWL 12.2 WL 296. 97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:VDDVOUTVOUT VNRdRfVOUTro上式对Vn求偏导得：AVOUTVNgm 7岸11Rf ro Rd(b)对Vout点列节点电流方程:VddVoutVoutVinR2R1VpUTroVingmVbVin上式对Vn求偏导得：AVOUTVIN119mRiro1R1r/ R1 r o1R2(c)对VOUT点列节点电流方程:VDD VOUTVOUTVI

7、NVOUT g m2gm1VINro2ro1上式对Vn求偏导得：AVOUTgm1 - gm2VINg m2o2o1(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为二极管连接，等效为一个电阻设M1、M3等效电阻分别为RS、RDr1RS/ r01g m1R

8、Dg m3/ r03小信号分析，求得等效跨导Gm：i x gm2 v iniGmm2r 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 inr o2vout记RRDRSrs2v outRSg m2 r o2(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

9、 Gm:i x gm2 vinxRsiRs_g丁m2 r o2g m2RS r o2输出电阻为：RoutRd /Rsgm2& ro2，小信号增益为Av- GmROUTa)WL500-5Rd2KRs200考虑体效应与沟道长度调制效应有:r。120KN I DVhVh02 FVsb20. 723V0. 5mARsI d 0. 1VVOUTVDDRdI d1.9/gm1Vds I D1gm2 1 2 FVSB3.82 103A/V0. 86103A/ V带源极负反馈的共源极放大器的等效跨导Gm.gmroRs1 gm gmb Rs r。1. 9610-3A/V又输出阻抗routrd / 1gmgmb Rsr。1.82K.小信号增益为 A-GmRouT3. 57(b) M1工作在线性区边缘有：Vout