cmos混合信號(hào)電路設(shè)計(jì)答案

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1、CMOS混合集成電路一、圖1是典型的共柵放大器的電路圖，請(qǐng)畫出電路小信號(hào)等效電路圖，采用小信號(hào)分析方法，推導(dǎo)框內(nèi)公式，并給出共柵放大器的優(yōu)點(diǎn)和典型應(yīng)用。圖1解答：共柵放大器的小信號(hào)等效電路圖如下所示，其中為負(fù)載電阻得到，（1）（2）由（1），（2）解得：當(dāng)輸出短接時(shí)的等效跨導(dǎo)為：計(jì)算輸出電阻的小信號(hào)等效電路如下所示：得到：（3）（4）由（3）（4）可得到：共柵級(jí)放大器具有較低的輸入電阻，高的輸出電阻和單位電流增益，可以用于電流緩沖器，適用于高頻和高帶寬電路。二、圖2是典型的共漏放大器的電路圖，請(qǐng)畫出電路小信號(hào)等效電路圖，采用小信號(hào)分析方法，推導(dǎo)框內(nèi)公式，并給出共漏放大器的

2、優(yōu)點(diǎn)和典型應(yīng)用。圖2解答：共漏放大器的小信號(hào)等效電路圖如下所示得到，（1）（2）由（1），（2）解得，當(dāng)輸出短接時(shí)的等效跨導(dǎo)為：由上式可以得到：共漏級(jí)放大器具有輸入電阻高、輸出電阻低，增益近似為1，也稱為源極跟隨器，可用于輸入級(jí)、輸出級(jí)和緩沖級(jí)電路。三、圖3是共源放大器的典型應(yīng)用的電路圖，請(qǐng)畫出電路小信號(hào)等效電路圖，采用小信號(hào)分析方法，推導(dǎo)框內(nèi)公式，并給出其的優(yōu)點(diǎn)。圖3解答：共源放大器的小信號(hào)等效電路圖如下所示，其中為負(fù)載電阻得到，（1）（2）由（1），（2）解得，當(dāng)輸出短接時(shí)的等效跨導(dǎo)為：計(jì)算輸出電阻的小信號(hào)等效電路如下所示：共源級(jí)放大器的高頻等效電路如下所示：得到：共

3、源級(jí)放大器具有電壓增益高，輸入電阻較大，適用于一些多級(jí)放大器電路的中間級(jí)或輸出級(jí)。四、圖4所示（1）指出放大器的類型，M2管的作用是什么；（2）如果有源負(fù)載為簡單的鏡像電流源，請(qǐng)分析電路工作電壓范圍、輸出阻抗、增益、和極點(diǎn)頻率；（3）如果有源負(fù)載為增強(qiáng)型共源-共柵電流鏡，請(qǐng)分析電路工作電壓范圍、輸出阻抗、增益、和極點(diǎn)頻率；（4）比較（2）（3）兩種情況下的電路性能。圖4解答：（1）放大器為共源共柵級(jí)放大器，M2管共柵級(jí)連結(jié)提高輸出阻抗，但是會(huì)產(chǎn)生電壓余度消耗問題，在M2柵源間接一個(gè)放大器，可以提高M(jìn)2的跨導(dǎo)，相應(yīng)阻抗也提高了，但并不會(huì)消耗過多的電壓余度。（2）當(dāng)有源負(fù)載為

4、簡單的鏡像電流源時(shí)，電路如下圖所示：輸入電壓工作條件：輸出電壓擺幅：輸出阻抗：增益：極點(diǎn)頻率：（3）當(dāng)有源負(fù)載為增強(qiáng)型共源-共柵電流鏡時(shí)，電路如下圖所示：輸入電壓工作條件：輸出電壓擺幅：輸出阻抗為：增益：極點(diǎn)頻率：（4）當(dāng)有源負(fù)載為簡單的鏡像電流源時(shí)，輸出范圍較有源負(fù)載為增強(qiáng)型共源-共柵電流鏡寬一個(gè)，（3）中由于負(fù)載電流連接成共源共柵結(jié)構(gòu)，輸出電阻較（2）增大，因此輸出增益也增大，同時(shí)也造成（3）中極點(diǎn)頻率降低，這會(huì)導(dǎo)致電路的驅(qū)動(dòng)能力和速度下降。四、求MOS器件及R負(fù)載構(gòu)成的共源放大器輸出及輸入噪聲。令MOS器件輸出噪聲電流為，熱噪聲電流為，輸出噪聲為，等效輸入噪聲為，等

5、效電路如圖5所示。圖5解答：MOS管會(huì)產(chǎn)生熱噪聲和1/f噪聲，負(fù)載電阻R會(huì)產(chǎn)生熱噪聲，并且各種噪聲是非相關(guān)的。，。因此輸出總噪聲：共源級(jí)放大器的增益：輸入總噪聲：帶隙基準(zhǔn)電路的設(shè)計(jì)摘要：基準(zhǔn)電壓源是集成電路中一個(gè)重要的單元模塊。目前,基準(zhǔn)電壓源被廣泛應(yīng)用在高精度比較器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器等集成電路中。它產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓精度、溫度穩(wěn)定性和抗噪聲干擾能力直接影響到芯片,甚至整個(gè)控制系統(tǒng)的性能。因此,設(shè)計(jì)一個(gè)高性能的基準(zhǔn)電壓源具有十分重要的意義。自1971年RobertWidla提出帶隙基準(zhǔn)電壓源技術(shù)以后,由于帶隙基準(zhǔn)電壓源電路具有相對(duì)其他類型基準(zhǔn)電壓源的低

6、溫度系數(shù)、低電源電壓,以及可以與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容的特點(diǎn),所以在模擬集成電路中很快得到廣泛研究和應(yīng)用。一設(shè)計(jì)指標(biāo)：1、溫度系數(shù)：2、電壓系數(shù)：二、帶隙基準(zhǔn)電路結(jié)構(gòu)圖6參考電路圖三、性能指標(biāo)分析如果將兩個(gè)具有相反溫度系數(shù)（TCs）的量以適合的權(quán)重相加，那么結(jié)果就會(huì)顯示出零溫度系數(shù)。在零溫度系數(shù)下，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)溫度變化保持恒定的量VREF。VREF=a1VBE+a2VT㏑(n)其中,VREF為基準(zhǔn)電壓,VBE為雙極型三極管的基極-發(fā)射極正偏電壓,VT為熱電壓。對(duì)于a1和a2的選擇，因?yàn)槭覝叵?然而,所以我們可以選擇令a1=1,選擇a2lnn使得,也就是，表明零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)

7、為：對(duì)于帶隙基準(zhǔn)電路的分析，主要是在Cadence環(huán)境下進(jìn)行瞬態(tài)分析、dc掃描分析。各器件參數(shù)Mp1(nvp)1/5Mn1(nvn)3/5Mp2(nvp)1/5Mn2(nvn)3/5Mp3(nvp)1/5Mn3(nvn)3/5Mp4(nvp)1/5Mn4(nvn)3/5Mp5(nvp)1/5Q1(pnp10)1Mp6(nvp)1/5Q2(pnp10)8R020kQ3(pnp10)1R1220K1、瞬態(tài)分析電源電壓Vdd=5v時(shí)，Vref≈1.2378V，下圖為瞬態(tài)分析圖。2.電壓系數(shù)的計(jì)算：下圖為基準(zhǔn)電壓Vref隨電源電壓Vd