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1、第一次作业讲解 陶婷婷 2011.3.23 2.1 OW/L=50/0.5，假设|VDS|=3V，当|VGS|从0 上升到3V时，画出NFET和PFET的漏电流随 VGS流变化曲线。 2.1 Omos管工作状态判断 O当|Vgs|-|Vth|Vds|, 工作于线性区 O当|Vgs|-|Vth|Vds|, 工作于饱和区 O本题条件下 O|Vgs| 3V|Vdsat|= |Vds|+|Vth|=3.7/3.8V Omos工作于饱和区，采用饱和区电流公式计 算： VVVLWCIDSOXNDTHGS1)(2122.1 O若考虑沟长调制： VVVLWCIDSOXNDTHGS1)(212mAVIDSD25
2、.673Vnmos， mAVVIDSD99.223pmos，2.1 O若忽略沟长调制： )(212VVLWCITHGSOXNDmAVIDSD73.513Vnmos， mAVVIDSD37.143pmos，2.1 3V 0.7V 51.73mA -3V -0.8V -14.37mA Id Id Vgs Vgs O O 2.1 O注意点： Omos管工作状态判断 O有效沟长Leff O作图标出关键点坐标 2.15 O已知MOS器件，W=50m，L=0.5m，工 作在饱和区，计算其所有的电容。假设S/D 区（横向）最小尺寸为1.5m，结构如图 2.32(b)所示，是折叠的。求当漏电流为 1mA时fT
3、的值。 2.15 O电容计算包括： OCgs，Cgd，Csb，Cdb 2.15 O首先考虑Cgd的计算 O对于饱和区的nmos，有： CWCWCGDOGDOGD22fFCGD202.15 O下面考虑Cgs的计算 O对于饱和区的nmos，有： CWCLWCGSOOXeffGS22322fFCGS07.632.15 O下面考虑Csb和Cdb的计算 O源/漏区与衬底的结电容 O底部电容Cj O侧壁电容Cjsw mjswjsw jswmjj jBRBRVCCVCC 1100,CSjswjdb/sbCCC2.15 OCsb O考虑到在很多情况下，nmos源端和衬底同 时接地，有VR=Vsb=0 O容易计
4、算得到： OCj=0.56*10-3F/m2 OCjsw=0.35*10-11F/m O故得到： mjswjsw jswmjj jBRBRVCCVCC 1100, CEWCEWCjswjSB2222fFCSB37.422.15 OCdb O题中此处表述不明确，根据nmos不同使用 下的接法，VR=Vdb不同 O几种典型接法 OVR=0/Vin/Vdd mjswjsw jswmjj jBRBRVCCVCC 1100,2.15 OCdb O若VR=0，与Csb的计算类似，有： OCj=0.56*103F/m2 OCjsw=0.35*10-11F/m O故得到： CEWCEWCjswjDB 222f
5、FCDB18.212.15 OCdb O若VR=Vdd=3V，有： OCj=2.9*10-4F/m2 OCjsw=2.6*10-12F/m O故得到： CEWCEWCjswjDB 222 fFVVCDSDB99.1032.15 OfT 方法一 CCgfGDGSm T2VILWCgDSDOXNm12GHzVVfDST7.133GHzfT120 fFCCGDGS832.15 OfT 方法二 LVVfeffTNGSN T22LWCIVVOXND TNGS2GHzfT4.152.15 O注意点： O有效沟长Leff O沟长调制效应 3.12 O在图3.13所示电路中，(W/L)1=20/0.5， I1
6、=1mA，IS=0.75mA。假定=0，计算使M1 工作在线性区边缘的(W/L)2。并求出此时的 小信号增益。 3.12 OM1工作在线性区边缘，处于临界饱和状态： O故有 O忽略沟长调制效应， O由饱和区电流公式 O得到： O最后由M2的电流公式得到(W/L)2: 0 )(21211VVLWCITNinOXNDAIIISDDm25.012VVVoutTNinmVVVVoutTNin613)(21222VVVLWCITPoutDDOXPD 3.5)( 2LW3.12 O电压增益Av由下式给出： O带入宽长比得到：Av=-10 )()(422212 21 121LWLWILWCILWCggAPN
7、DOXPDOXNmm v 3.2 O在图3.14所示电路中，假定(W/L)1=50/0.5， (W/L)2=50/2，ID1=ID2=0.5mA，管子都处在 饱和区。我们知道 1/L。 O(a)计算小信号电压增益。 O(b)计算两个管子都处于饱和 区时，输出电压的最大 摆幅。 3.2(a) O 1/L,故 O作简化估计，此处取Vds=0.5Vdd=1.5V，故： OGm1=3.65mS，从而 )(1112VILWCgDSDOXNm k3.131212211)(11/1/21IIIrrR DDDOOout05. 025 . 02 . 01 . 021,6.481RgAoutmv3.2(b) mV
8、 LWCIVOXND OV274)(211 1V LWCIVOXPD OV026. 1)(222 2mVVVOVout2741min,VVVVOVDDout974. 12max,O故有：输出摆幅=1.974-0.274=1.7V 3.24 O在图3.16所示电路中，(W/L)1=50/0.5， RD=2k，RS=200。 O(a)如果ID1=ID2=0.5mA，计算 小信号电压增益。 O(b)假设=0，计算使M1处 在线性区边缘的输入电压。 并求出此时的电压增益。 3.24(a) rRggrRRRrgAOSmbmOSDDOm vVILWCgDSDOXNm12VkkmAVRRIVVSDDDDDS
9、9.12.025.03 110978. 33gmkmAVIr DO205.01.011 13.24(a) O相对于不考虑体效应和沟长调制效应的增 益有所减小： ggmmbVSBF22VmARIVSDSB1 . 02005 . 0225. 01. 09 . 0245. 02/1 VVV817.31rRgrRRRrgAOSmOSDDOm v43.41RgRAS mD v3.24(b) 00, )(212VRIVLWCITNSDinOXNDRIVVVDDDDTNin )(212RIRIVLWCISDDDDDOXNDmAkkV RRVI SDDD D37. 12 . 02 3mAID17.1VVin38. 1(b)假设=0，计算使M1处在线性区边缘 的输入电压。并求出此时的电压增益。 3.24(b) 131058.52ILWCgDOXNm27.51RgRAS mD vO请大家在作业上注明学号，方便我们统计。 O多谢，合作愉快
