最新模擬集成電路設(shè)計原理習(xí)題講解

1、期中考試題目講解基本的CASCODE共源共柵結(jié)構(gòu)的單級運放BANDGAP基準(zhǔn)電壓源電路分析,主要內(nèi)容：,期中考試題目講解,,3. 在左圖中，設(shè) 所有管子都處于飽和區(qū)。若要求M1的直流電流為100uA，求Vin的值。計算電路的小信號增益和輸出阻抗,,,3. 解答： a) 由M1的電流可求出M1的輸入共模電平，,b) 先求輸出端的輸出阻抗：,再求電路的小信號增益：,4. 在差動放大器中，VDD=3V，,,,,

2、,若所以管子都處于飽和區(qū)，求最大和最小的輸入共模電壓。b) 若每個管子的等效輸入噪聲電壓為,,求放大器的等效輸入噪聲電壓，和等效輸出噪聲電壓。,隨著Vin增加，Vp就如同源極跟隨器的輸出端，電位會一起升高。由于M3的電流不變（25uA）,所以它的過驅(qū)動電壓不變。Vp上升到與F點之間的電壓差小于M1的過驅(qū)動電壓的時候，M1就不再處于飽和區(qū)。,解答：a) 要保證M5處在飽和區(qū)，于是有：,要保證M1處在飽和區(qū)，于是有：,由上面兩式可以

3、求出Vin的最大以及最小共模電平。,解答：b) 忽略M5管的噪聲影響，由每個管子的等效輸入噪聲電壓可得每個管子的噪聲電流：,該電路總的輸出噪聲電壓：,該電路的小信號增益：,于是可以計算該電路總的等效輸入噪聲電壓：,5.圖中M1為n管，閾值電壓為0.7V，襯底接地。畫出Vout關(guān)于Vin的函數(shù)曲線草圖，Vin從0變化到3V；假設(shè)M1工作在飽和區(qū)，推導(dǎo)低頻和高頻下的輸出阻抗。,5. 解答：,由于CMOS管的對稱性，將題目中的電路改畫

4、如左。其中VDD為1.5V.可見該電路為一個普通的源極跟隨器電路。a) 當(dāng)Vin從0伏開始升高時，在達(dá)到Vth以前，M1是不導(dǎo)通的。Vth之后，M1管先飽和后線性。圖略.,低頻下的小信號分析圖如左。 在計算輸出阻抗時，只要將交流輸入端和電源電壓接地，并在輸出端施加一個電壓源即可。,高頻下的小信號分析圖如下。此時的寄生電容只考慮如圖所示的幾個主要電容即可。,將高頻的等效圖改畫如下，即可分析得出其次是的輸出阻抗。,基本的CA

5、SCODE共源共柵結(jié)構(gòu)的單級運放,1.保證M1和M2都工作在飽和區(qū)，共源共柵的偏置條件：,2. Out端看進(jìn)去的輸出阻抗：,3. Out端的低頻增益：,普通的電阻為負(fù)載,Vout端的輸出阻抗：,該電路的低頻增益：,二極管連接的MOS管為負(fù)載,Vout端的輸出阻抗：,該電路的低頻增益：,帶源極負(fù)反饋的單級cascode,Vout端的輸出阻抗：,該電路的低頻增益：,對于一個正向偏置的三極管，它的集電極電流和閾值電壓VBE存在如下關(guān)系：

6、 (1)其中晶體管的VBE具有負(fù)的溫度系數(shù)，如(2)式所示。

7、 (2)VG0是絕對零度時硅Si的能隙電壓，近似等于1.206V，k是Boltzman常數(shù)，m也是常數(shù)m=2.3，Jc是溫度為T時集電極的電流密度。Jc0則是溫度T0下的集電極電流密度。VBE0是T0下的結(jié)電壓，VBE則是溫度T下的結(jié)電壓。,,,,,,,BANDGAP基準(zhǔn)電壓源電路基本原理,應(yīng)用簡單的一階VBE公式，取Vbe=.75v , T=300K,并且假定晶體管的集電極電流正比于絕對溫度，那么對公式（2）求

8、對溫度的偏導(dǎo)：,此時在給定的溫度下， 約為-1.5mV/ K。而不同電流密度的三極管的VBE之間的差值ΔVBE具有正的溫度系數(shù)，由(2)式可得(3)式：,,如左圖所示，R3上的電壓即為 。,則Q2支路上的電流就成為PTAT電流，運放輸出端的電壓為：,適當(dāng)調(diào)節(jié) 以及 的值，就可以得到低溫漂的VREF值。,,典型的BANDGAP電路分析,電源直流抑制比P

9、SRR：對電源電壓在3.3V+10%，即3.0V～3.6V范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。結(jié)果顯示在TT情況下PSRR=20log(ΔVdd/ΔVref)=98dB。,溫度系數(shù)PPM：對溫度在－20攝氏度～125攝氏度范圍內(nèi)掃描。同時電源電壓在3.0V～3.6V內(nèi)取5個點，在每個點處對溫度進(jìn)行一次掃描，共得到5條溫度掃描線。結(jié)果顯示在TT情況下溫度系數(shù)為TC=ΔVref / (ΔT×Vref) ＝3.5ppm/oC。Vref取標(biāo)準(zhǔn)情況VDD