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1、拉扎维模拟CMOS集成电路设计第二章作业答案详解完整版中文2.1、50/0.5，假，假设设3V，当从，当从0上升到上升到3V时时，画出和的漏，画出和的漏电电流流变变化曲化曲线线解：解：a)管：管： 假假设阈值电压设阈值电压0.7V,不考不考虑亚阈值导电虑亚阈值导电b) 当当0.7V时时， 管工作在管工作在饱饱和区，管的有效沟道和区，管的有效沟道长长度度0.5-2，则则2021/1/42a)管：管： 假假设阈值电压设阈值电压 -0.8V,不考不考虑亚阈值导电虑亚阈值导电b) 当当| | 0.8V 时时，管工作在截止区，管工作在截止区，则则0c) 当当| | 0.8V时时， 管工作在管工作在饱饱和
2、区，管的有效沟道和区，管的有效沟道长长度度0.5-2，则则2021/1/432.2 50/0.5, 0.5，计计算和的跨算和的跨导导和和输输出阻抗，以及本出阻抗，以及本证证增益增益解：本解：本题题忽略忽略侧侧向向扩扩散散1）2）2021/1/442.3 导导出用和表示的的表达式。画出以出用和表示的的表达式。画出以L为为参数的的曲参数的的曲线线。注意。注意L解：解：2021/1/452.4 分分别别画出晶体管的曲画出晶体管的曲线线。a) 以作以作为为参数；参数；b)以以为为参数，并在特性曲参数，并在特性曲线线中中标标出出夹夹断点断点解：以解：以为为例例当当时时，截止，截止，则则0当当时时，工作在
3、三极管区（，工作在三极管区（线线性区）性区）2021/1/462.5 对对于于图图2.42的每个的每个电电路，画出和晶体管跨路，画出和晶体管跨导导关于的函数曲关于的函数曲线线草草图图，从，从0变变化到。在化到。在(a)中，假中，假设设从从0变变化化到到1.5V。 （3V）(a)上式有效的条件上式有效的条件为为即即2021/1/47(a)综综合以上分析合以上分析1.97V时时，M1工作在截止区，工作在截止区，则则0, 01.97V时时，M1工作工作饱饱和区，和区，则则2021/1/48(b) =0, 0.7V当当01V时时，管的源，管的源-漏交漏交换换工作在工作在线线性区，性区，则则当当1V1.
4、2V时时管工作在管工作在线线性区性区2021/1/49当1.2V时管工作在饱和区2021/1/410(C) =0, 0.7V当当0.3V时时，管的源，管的源-漏交漏交换换，工作在，工作在饱饱和区和区当当0.3V时时，管工作截止区，管工作截止区2021/1/411(d) =0, 0.8V当当01.8V时时，管上端，管上端为为漏极，下端漏极，下端为为源极，管工作在源极，管工作在饱饱和区和区当当1.8V1.9V时时，管，管S与与D交交换换管工作管工作线线性区性区2021/1/413(e) =0,当0时0.893V，此时工作在饱和区随着增加，降低，降低，此随着增加，降低，降低，此时时管的管的过驱动电压
5、过驱动电压增加，管工作在增加，管工作在饱饱和区；直到和区；直到过驱动过驱动上升到等于上升到等于0.5V时时，管将管将进进入入线线性区，性区，则则有有2021/1/414当当1.82V时，管工作在，管工作在线性区性区 ？2021/1/4152.7 对对于于图图2.44的每个的每个电电路，画出关于的函数曲路，画出关于的函数曲线线草草图图。从。从0变变化到化到3V。解：解：(a) =0 , 0.7V右图中，管源-漏极交换当0.7V时，M1工作在截止区，0当0.71.7V时，M1工作在饱和区，则当1.7V3V时，M1工作在线性区，则2021/1/4162.7 (b) =0 , 0.7V当当01.3V时
6、，M1工作在工作在线性区，性区，则当当1.3V时，M1工作在工作在饱和区，和区，则2021/1/4172.7 (c) =0 , 0.7V当当02.3V时，M1工作在工作在线性区，性区，则当当2.3V时，M1工作在工作在饱和区，和区，则2021/1/4182.7 (d) =0 , 0.8V当当01.8V时，M1工作在截止区，工作在截止区，则M1工作在工作在饱饱和区和区边缘边缘的条件的条件为为1.8V，此，此时时假假设设1，因而，因而当当1.8V1时，M1工作在工作在饱和区和区当当1当当0.7 3V时时，M1工作在工作在饱饱和区和区当当 0.7时时，M1工作在工作在线线性区，性区，则则2021/1
7、/420当当当当1时时，I1=0 若若电电流源流源I1为为理想理想电电流源，流源，则则 -,实际实际上不可能低于上不可能低于0.6V，若低于，若低于0.6V，则结则结正向正向导导通通 若若电电流源流源I1不是理想不是理想电电流源，流源，则则 0，电电容容C1开始放开始放电电2021/1/4252.13 的特征的特征频频率率( ) ，定，定义为义为源和漏端交流接地源和漏端交流接地时时，器件的小信号增益下降，器件的小信号增益下降为为1的的频频率。率。证证明明 注意：不包含注意：不包含结电结电容的影响容的影响节点1，有输出：2021/1/4262.13(b) 假假设栅电设栅电阻比阻比较较大，且器件等
8、效大，且器件等效为为n个晶体管的排列，其中每个晶体管的个晶体管的排列，其中每个晶体管的栅电栅电阻等于。阻等于。证证明器明器件的与无关，其特征件的与无关，其特征频频率仍率仍为为2021/1/4272021/1/4282.13(c) 对对于于给给定的偏置定的偏置电电流，同流，同过过增加晶体管的增加晶体管的宽宽度（因此晶体管的度（因此晶体管的电电容也增加）使工作在容也增加）使工作在饱饱和区所和区所需的漏需的漏-源源电压电压最小。利用平方率特性最小。利用平方率特性证证明明 这这个关系表明：当所个关系表明：当所设计设计的器件工作于的器件工作于较较低低时时，速度是如何被限制的。，速度是如何被限制的。202
9、1/1/4292.16 考考虑虑如如图图2.50所示的所示的结结构，求关于和的函数关系，并构，求关于和的函数关系，并证证明明这这一一结结构可看作构可看作宽长宽长比等于比等于(2L)的晶体管。的晶体管。假假设设=0第一种情况：第一种情况： M1、M2均工作在均工作在线性区性区相当于相当于(2L)工作在工作在线性区性区2021/1/4302.16 第二种情况：第二种情况： M1工作在工作在线线性区，性区， M2工作在工作在饱饱和区和区相当于相当于(2L)工作在工作在饱和区和区注意：注意：M1始始终工作在工作在线性区，因性区，因为M2的的过驱动电压大于大于0线性区性区2021/1/4312.16 上
10、面上面讨论讨论，可知：，可知： (1)M2工作在工作在饱饱和区，和区，则电则电流流满满足平方关系足平方关系 (2) M2工作在工作在线线性区，性区，则电则电流流满满足足线线性关系性关系2021/1/4322.17 已知器件工作在已知器件工作在饱饱和区。如果和区。如果(a) 恒定，恒定，(b)恒定，画出恒定，画出对对于的函数曲于的函数曲线线。饱和区：和区：2021/1/4332.18 如如图图2.15所示的晶体管，尽管所示的晶体管，尽管处处在在在在饱饱和区，解和区，解释释不能作不能作为电为电流源使用的原因。流源使用的原因。 以上以上电电路的路的电电流与管的源极流与管的源极电压电压有关，而有关，而
11、电电流源的流源的电电流是与其源极流是与其源极电压电压无关的。无关的。2021/1/4342.27 已知器件工作于已知器件工作于亚阈值亚阈值区，区，为为1.5，求引起，求引起变变化一个数量化一个数量级级所需的的所需的的变变化量。如果化量。如果10A，求的，求的值值2021/1/4352.28 考考虑虑1.5V且且0的器件。解的器件。解释释如果将不断减小到低于如果将不断减小到低于0V或者将不断增大到或者将不断增大到0V以上，将会以上，将会发发生什么情生什么情况？况？(a)如果不断减小到低于如果不断减小到低于0V，则则(b) 的源的源-漏交漏交换换(c) 工作在工作在线线性区性区(b) 如果不断上升，不断降低，如果不断上升，不断降低，则阈值电压则阈值电压不断减小不断减小1.漏漏电电流上升流上升2021/1/436 ! !2021/1/4372021/1/438谢谢
