模拟集成电路设计复习笔记

模集复习笔记

By 潇然 I/V特性

1. I-V特性

2. 跨导

定义：V GS对I DS的控制能力（I DS对V GS变化的灵敏度）

饱和区跨导gm表达式：

,

2. 线性电阻表达式

二级效应

1. 体效应

γ为体效应系数，典型值沟道长度调制效应

`

MOS器件模型

定义：信号相对于偏置工作点而言比较小、不会显著影响偏置工作点时用该模型简化计算由gm、gmb、r O等构成低频小信号模型，高频时还需加上C GS等寄生电容、寄生电阻（接触孔电阻、导电层电阻等）

1. MOS小信号模型

①沟长调制效应引起的输出电阻

②体效应跨导

《

2. 完整的MOSFET小信号模型

用于计算各节点时间常数、找出极点

放大器的性能参数

AIC设计的八边形法则

;

分别为：速度、功耗、增益、噪声、线性度、电压摆幅、电源电压、输入输出阻抗参数之间互相制约，设计时需要在这些参数间折衷

共源级

1. 电阻负载

理想情况：

考虑沟长调制效应：

2. 二极管接法的MOS做负载

① NMOS二极管负载

）

存在体效应时的阻抗：

忽略η随Vout的变化时，增益只于W/L有关，与偏置电流、电压无关，线性度很好。

② PMOS管负载

、

缺点：a. 大增益需要极大的器件尺寸

b. 输出摆幅小

提高输出摆幅的方法：加电流源

3. 电流源做负载

4. 深线性区MOS管做负载

^

5. 带源极负反馈

①增益与跨导

！

随着RS增大， Gm和增益都变为gm的弱函数,提高了线性度；但以牺牲增益为代价。

另外，可以通过如下方法简便计算：

Av=“在漏极节点看到的电阻”/“在源极通路上看到的电阻”

②输出电阻

￥

源跟随器（共漏）

1. 负载为Rs

2. 负载为电流源

3. 考虑r O和R L后的增益（注意分析过程）

》

4. 负载为理想电流源时输出电阻Ro

共栅级

1. 不考虑沟长调制效应时增益

，体效应导致增益增加

2. 输入阻抗

<

R D=0时，共栅级输入阻抗相当于源跟随器输出阻抗

，故在R D较小时，输入阻抗小

3. 输出阻抗

计算结果同带源极负反馈的共源级的Rout，故输出阻抗很大

;

共源共栅级

1. 增益（不考虑沟长调制）

（注意此处为约等于且结果为负，具体增益参照P71，

掌握方法即可）

2. 输出阻抗

M2管将M1管的输出阻抗提高为原来的（gm2+gmb2）r O2倍；有利于实现高增益

>

3. 其他性质：

①作理想电流源，代价：输出摆幅减小

②屏蔽特性：Vout端有ΔVout的电压跳变时，表现在X点的电压跳变很小，屏蔽了输出节点对输入管的影响

4. 折叠共源共栅

5. 总结：

、

基本差动对

1. 大信号差分特性

上式假定了M1、M2均工作在饱和区，然鹅

2. 大信号共模特性

）

共模输入电平必须满足：

3. 小信号差分特性

因此，当ΔVin为下值时跨导降为0：

，其表征放大器所允许的最大输入差分信号

:

差模增益：

用叠加法、半电路法均可求全差分时的差模增益，结论为：

①单边输入时差模增益为-gmR D

②差分输入时差模增益为-gmR D

③单边输入时单端输出增益为-gmR D/2

4. 小信号共模特性

若电路完全对称，则流过M1和M2管的直流电流总为I SS/2，不随Vin,CM的变化而变化，因此，V X和V Y不变；

非理想性包括：M1和M2之间有失配（W/L、V TH等），R D1和R D2之间有失配（阻值不完全相等等）；尾电流源ISS的内阻RSS不是无穷大

￥

①尾电流内阻非无穷大时

若电路完全对称，则V P会随Vin,CM的变化而变化，导致尾电流变化， Vout1和Vout2会随之变化，但Vout1和Vout2总相等，故可短接，将M1、M2并联处理（注意此时跨导为2gm）

共模增益为：

②输入管失配对共模响应的影响

共模到差模转换的增益：

5. CMRR-共模抑制比

<

Common-Mode Rejection Ratio，用来综合反映差分放大器的性能

基本电流镜

原理：利用输出电流与参考电流的过驱动电压相同

、

复制精度受工艺（宽长比）、沟长调制效应的影响有源电流镜

密勒效应

如果上图1的电路可以转换成图2的电路，则

@

是在所关心的频率下的小信号增益，通常为简化计算，我们一般用低频增益来代替AV，这样足可以使我们深入理解电路的频率特性。

极点与结点的关联

1. CS放大器的简化频率特性分析

如果忽略输出结点与输入结点的相互作用，我们可以利用密勒定理得到CS放大器的两个极点频率：

"

2. 共源放大器的频率特性（理论推导）

将分母化为：

其零点：

总而言之：若题目出到图，根据公式给出极点、零点，之后若表达传输函数，则模仿理论推导中增益的表达形式。

噪声类型

.

1. 热噪声

①定义：导体中载流子的随机运动，引起导体两端电压波动

②电阻的热噪声

，教材上默认Δf=1Hz

③ MOS管沟道区的热噪声