电路与系统答案

●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：

M1

RD

VSS

IN

OUT

M1

VSS

IN

OUT

M2

电阻负载二极管做负载

M1

VSS

IN

OUT

M2

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

1

m

OUT g

R=增益：

2

1

m

m

V g

g

A=

固定偏置作负载——

输出阻抗：

2

1o

o

OUT

r

r

R=增益：

2

1

1

*

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(

[

1

gd

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 WHC 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 M 1

V DD

I 1

V o

答：拉扎维中文版P22