电路与系统答案汇总

● 题1，电阻，二极管形式连接的MOS 管和栅接固定偏置的MOS 作负载的共源放大器的

小信号分析，写出电路的增益和输出阻抗。

答：

电阻负载二极管做负载

固定偏置做负载（电流镜

负载）

电阻作负载——

输出阻抗：D OUT R R = 增益：D m V R g A *=

二极管作负载——

输出阻抗：2

1m OUT g R = 增益：21m m V g g A = 固定偏置作负载——

输出阻抗：21o o O U T r r R = 增益：211*o

o m V r r g A =

● 题2，试用频率响应节点近似分析方法来分析电阻作负载的单级共源放大器(增益>10)

的频率响应特性，写出其传递函数。

答：

如图存在两个节点：X 和V out

在节点X 处，由miller 近似有

C X =CGS +(1- Av )CGD

R X = RS

主极点为：]

)1([1gd D m gs s in C R g C R ++=ω 非主极点为：)(1

GD DB D out C C R +=

ω

所以传递函数为：)1)(1()(out

in D m in out w s w s R g s V V ++-= ● 题3，试列举无源电阻、无源电容的种类

答：

电阻：源/漏扩散电阻、P 阱（N 阱）扩散电阻（阱电阻或沟道电阻）、注入电阻、多晶电阻、薄膜电阻；

电容：PN 结电容、MOS 电容、多晶与体硅之间的电容（PIS ）、双多晶电容（PIP ）、MOS 器件作电容、金属与多晶电容（MIP ）、多晶与场注入区的电容、MIM 电容

● 题4，简单MOS 电流镜大的电流增益系统误差是由哪种二阶效应引起的？有什么可以

减小电流镜电流增益系统误差的方法？为什么？

答：沟道长度调制效应，可以增加电流镜沟道长度，这样可以减少调制系数。

因为由于沟道调制效应有)1()(212DS TH GS ox n V V V L

W c I λμ+-≈ 其中λ为沟道调制系数

● 题5，什么是噪声功率谱密度和转角频率？

答：

噪声功率谱密度：功率谱密度表示了在每一频率下，信号所带有的功率大小。在以某一频率为中心的1Hz 带宽内，信号所带有的平均功率称为该信号在该频率下的功率谱密度。

转角（Corner ）频率：对于MOS 管来说，Flicker 噪声与漏端电流噪声的影响一样时的工作频率。

● 题6，导致差分放大器成为非平衡结构的失配因素有哪些？如何评价这些失配因素的影

响？有何方法减小失配？

因素：有差分输入对管不匹配、还有运放的负载管的匹配以及版图匹配影响；

放大器的失配与温漂在输出端产生了难以分辨的直流差模电压；

减少适配方法：可以增大差分输入对管尺寸、由工艺消除失配、版图减少失配等。 ● 题7，试分析高频小信号下MOS 管工作在饱和区、线性区时的电容特性，包括电容的

种类及容值。

答：

1、栅与沟道之间的栅氧电容C 2=WLC ox ，其中C ox 为单位面积栅氧电容εox /t ox ;

2、沟道耗尽层电容：

3C =3、源漏区与衬底间的结电容：C bd 、C bs , 而每一个单位面积PN 结的势垒电容;为：

[]m B R V C C Φ+=/1/0j j ,源漏的总结电容可表示为：

js bd,H)C (W ++=j bs W HC C ; 4、交叠电容（多晶栅覆盖源漏区所形成的电容，每单位宽度的交叠电容记为C ol ）：包括栅源交叠电容与栅漏交叠电容：由于是环状的电场线， C 1与C 4不能简单地写成WdC ox ，需通过更复杂的计算才能得到，且它的值与衬底偏置有关。1)栅漏交叠电容W C C ol ⋅=4，2)栅源交叠电容W C WL C C ol ox ⋅+⋅=

3

21，结合右图分别介绍饱和区和线性区的电容。

5、栅与衬底间电容0→gb C 。

● 题8，饱和区和线性区萨式方程

答： 饱和区时：2)(21TH GS ox n V V L

W c I -=μ 线性区时：⎥⎦

⎤⎢⎣⎡--=221)(DS DS TH GS ox n V V V V L W c I μ ● 题9，如图所示，试画出M1管栅极输入电压Vi 从低电平(0V)至VDD 变化过程中，输

出电压Vo 的变化曲线（注意衬底偏置效应的影响）

V

o

答：拉扎维中文版P22

●题10，什么是差分信号？差分信号处理电路相对于单端信号处理电路有哪些优点和缺

点？

答：差分信号——两个节点电位之差，且这两个节点的点位相对于某一固定电位大小相

等，相位相反；

优点：抗干扰能力强、消除共模干扰，只放大差模信号

缺点：由于有两个输入端口，所以消耗了更多功耗、需要更大的面积

●题11，考虑MOS管二阶效应的影响，画出如下图所示共源共栅放大器的低频小信号等

效电路并进行小信号分析，推导出MOS管工作在饱和区时的跨导G m、输出阻抗R out

和低频小信号电压增益A v的表达式。

答：

跨导为——

输出阻抗：{}2122)1(o o o m D O U T r r r g R R ++=

电压增益为：[]1)(22211++=o m b m o m r g g r g A

● 题12，低压cascode 电流镜有哪些优点？试设计一种提供偏置电压Vb 的电路，使该电

流镜能达到最大的输出电压摆幅。假设所有晶体管宽长比都为W/L 。

答：优点：（a ）输出电压大于一定值时，输出电流基本不随输出电压的变化而变化 （b ）不存在电流增益系统误差

（c ）最小输出电压：ov O U T V V 2(min)≈

设计的偏置电压结构如下：

当所有尺寸都为W/L 时，那么提供偏置电压Vb 尺寸0.25W/L ，但是在实际设计时，需要留有一定的余量，取为0.2 W/L 。

● 题13，什么是miller 等效，在基本两级OTA 电路中，miller 电容补偿的作用是什么？

一般情况下，miller 补偿后，两级OTA 电路中的主极点是第一级放大器输出节点还是第二级放大器输出节点？