华中科技大学CMOS拉扎维第三章课后作业中文.docx

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1、解析:对于PMOS和NMOS管二极管连接形式的CS放大电路,最大的差别在于PMOS做负载无体效应,因此这里应该考虑gmb的影响。同时,因为L=,沟道长度比较短,因此,沟长调制效应也应该考虑进去。nCOXn?0sio23508.8510143.91.34104AV2tOX9104同理pCOX3.835105AV2W50W10ID1ID20.5mAL0.5L0.512ro1ro2120KNIDI1CWVV21VVO=D22noxL2GS2TH2NDS2gm12COXWID3.6103A/Vgm21.63103A/VLgmb2gm22.38104A/V22VSBF输出电阻:ROUT11/ro1508

2、gm2gmb2ro2增益AVgm1ROUT1.85M2换为PMOS管,则可忽视M2的体效应,同理可得ROUT1/ro1974gm21ro2增益AVgm1ROUT0.85W50W50ID20.5mA(a)0.5L2ID1L12120K110Kro1ro2NIDPID又nCOXn?0sio21.34104AV2tOXW3gm12COXLID3.610A/V增益AVgm1ro1/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解析可知,当M1管处于临界三极管区时输出电压有最小值Vomin,此时有:VOUTVDS1VGSVTH1I1nCoxWVTH12NVDSD2LVGS11有以

3、上两式可推得Vomin=当M2管处于临界三极管区是输出电压有最大值Vomax,同理有:I1pCoxWVTH221PVSDD2LVGS2V=Vomax=V-VSDMIN=2VSDMINDD输出电压的最大摆幅为V-Vomin=omax(a)W50ID11mARD2KL0.5ro110KNIDROUTro1/RD1.66Kgm12CWID5.18103/VOXLA增益AVgm1ROUT0.86(b)M1工作在线性区边沿VOUTVDS1VGSVTH1W2VDDVOUTID2nCoxLVGSVTHR1D由以上两式可得VGS1.13,ID1.2810-3AVro17.8KNID增益AVgm1ro/RD9.

4、34(c)各地域主要由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VDSVDDIDRD0.44V因此进入线性区50mV时的VDS=IVDDVDS1.3103ADRD1W2ID2nCoxL2VGSVTHVDSVDSVGS1.14V1又三极管区gCWV5.19mnoxL1DSRO1IDnCoxWVGSVTH1VDSRO1.28KVL1DS增益AVgmRo/RD4解析:已知各支路电流及M1宽长比,可求得M1过驱动电压即Vout,从而由M2的Vgs及电流可求得其宽长比。W20ID11mAIS0.75mA0.5L1M1处于临界三极管区有:I1CWVGS210-3VGSVTH0

5、.81D12noxL1VTHV对M2解析可得:ID21pCoxWVDDVout2ID1IW5.162L2VTHSL2此时小信号增益为:AVgm1ROUTgm110.42gm2解析: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VDDVOD2VOD12.2可推出M2宽长比。ID2ID11mAro1110Kr215KNIoPIDDgm1ro1/ro2100gm10.03由gm12COXWID10.03W3352.58L1L1又因为输出电压摆幅为,可得:VDDVOD2VOD12.2VDD2ID2ID2.2W96.97PCWnCWL2OXL2OXL1

6、略略解析:小信号等效电路图不便绘制,一下解答皆用大信号解析而后对输入求偏导得出小信号增益。(a)对VOUT点列节点电流方程:VDDVOUTVOUTVINgmVINVOUTRDRFro上式对VIN求偏导得:AvVOUTgm1RFVIN111RFroRD(b)对VOUT点列节点电流方程:VDDVOUTVOUTVINVOUTVINgmVbVINR2R1roVOUTgm11上式对VIN求偏导得:AvR1roVIN111R1roR2(c)对VOUT点列节点电流方程:VINVOUTgm2VDDVOUTVOUTgm1VINro2ro1VOUTgm1-gm2上式对VIN求偏导得:AvVINgm211ro2ro1(a)输出短路求等效跨导Gmix-g1vin-vinro1G-gm1ro11

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