中科院微电子所复试真题

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1、真题 （本来是一百一十多道，不过很多有重复，我整理了一下，剩下这么多，括号里的提示有同学说的，也有 我写的）1运算放大器原理，一个好的运算放大器考虑什么因素？ 集成运放由四部分组成，分别为输入级，中间级，输出级和偏置电路，其中过部分功能如下： 输入级：一般是双输入的高性能差分放大器。输入级好坏直接影响运放性能的好坏。 中间级：运放的主放大电路，多采用共射或共源放大电路，还经常采用复合管和电流源做负载，其电压放大 倍数可达千倍以上。输出级：输出电压线性宽，输出电阻小，多采用互补对称输出形式。 偏置电路：用于给各级提供合适的静态工作点。好的集成运放应是高增值，低功耗，低噪音，宽的摆幅，宽的带宽等。

2、2。镜像电流元的工作原理及其注意的因素。通过控制晶体管的控制端口，使其的参数与另一个晶体管一致，这样，其他的晶体管可以跟踪另外一个晶体 管，使其电流等于或按比例地复制参考电流源。电流源工作时，应注意不要超过其允许的温度范围和晶体管工作 的参数。3。正反馈与负反馈的区别和原理。 反馈：将输出量的一部分或全部通过一定的电路形式作用于输入回路，用来影响其输入量来改善系统性能的 一种措施。正反馈：根据反馈的效果，使放大电路的净输入量增大的反馈。 负反馈：使净输入量减小的反馈。直流反馈：反馈量只含直流分量。 交流反馈：反馈量中只含交流成分。4。加法器有几种，半加和全加的区别。 半加器：不考虑进位，而将两

3、个一位的二进制数相加，实现半加功能的电路称半加器。 全加器：考虑进位，实现2 个二进制数相加的电路结构。 加法器分类：串行进位加法器（行波进位加法器）和超前进位加法器。 行波进位加法器：每一位相加的结果都要等到低一位的进位信号产生以后才能建立起来，这种加法器最大的 缺点是速度慢。超前进位加法器：采用特殊的逻辑电路事先得知每一位全加器的进位输入信号，而无需等待低位向高位的进 位信号，显著提高了运算速度，采用这种形式的加法器称超前进位加法器。5。信号系统有多少种变换，区别于联系，各自的优缺点。 信号变换有：（1）将两个信号相加，如调音台将语音信号与音乐信号混合在一起。（2）将两个信号相乘，如调幅信

4、号的调制。（3）反折：（4）平移：如雷达中发射信号与反射信号时移大小可以计算障碍物的距离。（5）尺度变换：常见用于离散信号的压缩与解压缩。6。TTL与CMOS工艺的区别与各自的优缺点。CMOS： Complementary Metal Oxide Semiconductor （互补金属氧化物半导体）的缩写。（PMOS 管和 NMOS 管） 共同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，它的特点是低功耗。由于CMOS中一对MOS组成的门 电路在瞬间切换，要么PMOS导通，要么NMOS导通，要么都截至，比线性的三极管（BJT）效率要高 得多，因此功耗很低，便于制作大规模和超大规模集成电路。TTL: Tr

5、ansistor-Transistor Logic,即 BJT-BJT逻辑门电路，是数字电子技术中常用的一种逻辑门电路，应用较 早，技术已比较成熟。TTL主要有BJT （Bipolar Junction Transistor即双极结型晶体管，晶体三极管） 和电阻构成，具有速度快的特点。最早的TTL门电路是74系列，但是由于TTL功耗大等缺点，正逐 渐被CMOS电路取代。7。晶体管VT影响因素（就是通常说的阀值电压，分清Si管和Ge管的区别。看看工艺方面的书，温度影响较大）8。集成设计需要注意什么 （这个问题比较大，你可以充分发挥想象力，最好了解一下所谓的设计“八角图”）可参考拉扎维的coms集

6、成电路设计第三章9。差分放大器的原理及其作用是什么将两个完全对称的双极性晶体管发射极接入对称的电路中，其中输入由晶体管的基极或源极送入，输出 由两个晶体管的集电极接出，这样，当共模信号变化时，两只晶体管的共模信号的漂移量相同，由于输出是 两个输出信号做差的结果，这样一来，晶体管的共模信号得到了很大的抑制。而差分放大电路最重要的性能 是有很高的共模抑制比。运算放大器的输入级基本上都采用了差分对输入电路。10。同异步电路的区别 同步时序电路：所有触发器状态变化都在同一个时钟信号操作下发生。 异步时序电路：触发器状态的变化不是同时发生。（数字电路上有，时钟信号的区别）11。Pn结的vt性质（半导体物

7、理上有）12。系统的可观测性和可预测性（信号与系统，郑君里的那本上有讲，在状态分析部分，就是几个矩阵的运算）13。有几种功率放大器，工作原理甲类功放是指在信号的整个周期内晶体管一直处于放大状态的一类放大器。甲类放大器工作时会产生高 热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类， 也可以是乙类或甲乙类。乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由互补晶体管轮流放大输出的一类放大器，每一个晶体管的 导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。以下是几种乙类放大器： OTL （Qutput Transfomer Less）电路

8、是一种输出级与扬声器之间采用电容耦合的无输出变压器器功放 电路，其大容量耦合电容对频响也有一定影响，是高保真功率放大器的基本电路。OCL电路（Output,Capacitor Less） OCL电路是一种输出级与扬声器之间无电容而直接耦合的功放电路， 频响特性比OCL好，也是高保真功率放大器的基本电路。BTL（Balanced Transformer Less） BTL电路是一种平衡无输出变压器功放电路，其输出级与扬声器之间 以电桥方式直接耦合，因而又称为桥式推挽功放电路，也是高保真功率放大器的基本电路。甲乙类功放界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个晶体管导通时间大于信号的半个周期而小于一个周

9、 期。甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应 用。丙类功放（C类），是指器件导通时间小于50%的工作类别。这类放大器，一般用于射频放大，很难找 到用于音频放大的实例。丁类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具有效率高，体积小的优 点。许多功率高达1000W的丁类放大器，体积只不过像VHS录像带那么大。这类放大器不适宜于用作宽频 带的放大器，但在有源超低音音箱中有较多的应用。14。SETUP_TIME, HOLD_TIME设置时间， （这个不是数字电路里讲的建立时间和保持时间，我们没有学过，在网上搜一下）15。如果你

10、要查资料的话，如何利用图书馆？（自由发挥）16。COMS的英文全称Complementary Metal Oxide Semiconductor （互补金属氧化物半导体）17。FF是什么？Flip-Flop，就是触发器18。什么是闩锁效应？CMOS INV与比甘什上勺截而I昭窃牛HJT形成!SURI旳电跆税闩锁效应Latch up：是指cmos晶片中，在电源power VDD和地线GND（VSS）之间由于寄生的PNP和 NPN双极性BJT相互影响而产生的一低阻抗通路，它的存在会使VDD和GND之间产生大电流。一旦被锁 定，栅极就失去了对沟道电流的控制能力，其原理如下：Q1为一垂直式PNP BJ

11、T,基极（base）是nwell,基极到集电极（collector）的增益可达数百倍；Q2是一侧面式的 NPN BJT,基极为P substrate，到集电极的增益可达数十倍；Rwell是nwell的寄生电阻；Rsub是substrate电 阻。以上四元件构成可控硅（SCR）电路，当无外界干扰未引起触发时，两个BJT处于截止状态，集电极电流 是C-B的反向漏电流构成，电流增益非常小，此时Latch up不会产生。当其中一个BJT的集电极电流受外部 干扰突然增加到一定值时，会反馈至另一个BJT,从而使两个BJT因触发而导通，VDD至GND（VSS）间形 成低抗通路，Latch up由此而产生。产

12、生 Latch up 的具体原因芯片一开始工作时VDD变化导致nwell和P substrate间寄生电容中产生足够的电流，当VDD变化率大到 一定地步，将会引起Latch up。当1/O的信号变化超出VDD-GND（VSS）的范围时，有大电流在芯片中产生，也会导致SCR的触发。 ESD静电加压，可能会从保护电路中引入少量带电载子到well或substrate中，也会引起SCR的触发。当很多的驱动器同时动作，负载过大使power和gnd突然变化，也有可能打开SCR的一个BJT。 Well 侧面漏电流过大。防止 Latch up 的方法在基体（substrate）上改变金属的掺杂，降低BJT的增

13、益 避免source 和 drain 的正向偏压增加一个轻掺杂的layer在重掺杂的基体上，阻止侧面电流从垂直BJT到低阻基体上的通路使用Guard ring: P+ ring环绕nmos并接GND ；N+ ring环绕pmos并接VDD，一方面可以降低Rwell和Rsub 的阻值，另一方面可阻止栽子到达BJT的基极。如果可能，可再增加两圈ring。 Substrate contact 和 well contact 应尽量靠近 source，以降低 Rwell 和 Rsub 的阻值。使nmos尽量靠近GND，pmos尽量靠近VDD,保持足够的距离在pmos和nmos之间以降低引发SCR的可能除

14、在1/O处需采取防Latch up的措施外，凡接I/O的内部mos也应圈guard ring。I/O处尽量不使用pmos（nwell）（比较重要，在半导体物理上，周玉梅每次都问）19。双极和MOS的主要特点，各自的优缺点及应用范围MOS： 一种压控电流源，与BJT相比，最突出的特点是可以组成高输入电阻放大电路，此外，他还有噪声 低，温度稳定性好，抗辐射能力强，便于集成等特点，但其放大能力没有BJT强，且容易击穿。BJT:流控电流源，放大能力较强，但.20。CMOS功耗问题 分静态功耗与动态功耗。 静态功耗:规定电压作用下的静态漏电流，一般很小，可忽略不计。动态功耗：CMOS电路状态翻转时产生的

15、附加功耗，主要有瞬时通导功耗P与负载电容充放电功耗P，其Tc中：P 二 V 1，其中 I 二丄小2idt + Ridt）TDD TAVTAV 1 t Tt T13P = C fV2c L DD可见动态功耗与输入信号上升时间，下降时间和频率相关。21。PN结击穿的形式和因素 （齐纳击穿，雪崩击穿以及是否可逆等等）22。三极管的四种工作形式 放大区：特征是发射结正偏，集电结反偏，主要用于信号的放大。 饱和区：集电结正偏，发射结正偏，主要用于逻辑电路和开关电源电路。 截止区：集电结正偏，发射结电压未达到开启电压，主要用于逻辑电路和开关电源电路反向：将集电结正偏，发射结反偏，此时晶体管卩很小，接近于1,无放大功能，主要应用于逻辑门集成电路中。23。锁存和触发的区别锁存器-对脉冲电平敏感，在时钟脉冲的电平作用下改变状态触发器-对脉冲边沿敏感，其状态只在时钟脉冲的上升沿或下降沿的瞬间改变,可分可分单稳态与多稳态。 （看看数字电路部分）24。电流镜的基本结构和电路图，电流大小如何控制，由什么决定 （这个好像比较难，不知是线电上讲的内容，上网搜搜）25。霍尔效应的基本原理和应用 （好像是半导体器件物理上的）26。锁相环技术锁相环PLL（phase locked loops）是一种闭环跟踪系统，当输入信号频率与输出信号频率