发布时间 : 星期一 文章《半导体集成电路》考试题目及参考答案讲解学习更新完毕开始阅读c58a89d2a9114431b90d6c85ec3a87c241288a1e
图1.11（b） 解：当M1栅极加小信号时，漏电流的变化是抽取的，则电压的变化为－
g
m1
△Vx 。这个电流在图（a）中是从
RD中
RgDm1△Vx ；而在图（b）中电流是从M2中抽取的，产生的
电压摆幅仍为－
Rg
Dm1
△Vx 。因此两种接法的增益都为
?Vout?Vin＝
??RDg?Vx m1???Vx ＝－
RgDm1。
10．什么是差动信号？简单举例说明利用差动信号的优势。 解：差动信号信号定义为两个结点电位之差，且这两个结点的电位的相对于某一固定电位大小相等，极性相反。在差动信号中，中心电位称为“共模”电平。 差动工作与单端工作相比，一个重要的优势在于它对环境噪声具有更强的抗干扰能力。例如在电路中的两条相邻的信号，分别传输易受干扰的小信号和时钟大信号，由于两条线之间存在耦合电容，小信号就会受到干扰，因此，将易受干扰的小信号分成两个大小相等，相位相反的信号进行传输，那么时钟对这两个信号的干扰相同，从而使其差值保持不变。差动信号的另一个有用的特性是增大了可得到的最大电压摆幅。和单端的同类电路相比，差动电路的优势还包括偏置电路更简单和更高的线性度。虽然差动电路所占地面积增大，但其众多优点使其重要性远超过了面积可能增加的缺憾。
11．在图1.12所示的电路中，M2管的宽度是M1的两倍。计算的小信号增益。
解：如果M1管和M2管的栅极直流电位相等，则
Vin1和
Vin2的偏置值相等时
VGS1＝
VGS2，且W2=2W1，所以由式子
I知
=D12?CnoxWL?V? ?GSVTH2ID2＝2ID1?2Iss3。
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图1.12
因此，由
gm=
?VGS?ID=
?CnoxWL?V? = 2? Cox ?GSVTHnW 知 IDLg
m1
＝ 2? Cn ox2WW 2 3 ＝2g。 ，＝3 ?gIssnCoxL2Issm2m1L所以，
AV?12RD?1m1
g ＝
m12g43RDgm1
12． 图1.13电路中，用一个电阻而不是电流源来提供1mA的尾电流。已知：?WL?1,2＝ 25/0.5，
VTH=0.6V,
?Cnox=50?A/V2 ，????0，
VDD=3V。
（c） 如果
Rss上的压降保持在0.5V，则输入共模电压应为多少？
（d） 计算差模增益等于5时解：（a）由于
RDD的值。
ID1＝
ID2＝
I/2＝0.5V，则可得
2ID1＋＝1.23V VGS1＝VGS2＝WVTH?nCoxL因此，
Vin.CM＝
VGS1＋0.5V＝1.73V。
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图1.13
（e） 每个晶体管的栅跨导为
gm=
?VGS?ID=
?CnoxWL?VGS?VTH?
= 2? Cn oxW ＝1?623?? ID1L要使增益为5，即RDgm＝5，所以RD＝5/
gm＝3.16K?
13．在图1.14（a）中，假设所有的晶体管都相同，画出当
VX从一个大的正值下降时
IX和
V
B
的草图。
VddVxIrefM0AM1NM3BM2
图1.14（a）
解：对于
VXM2 与M3 都处在饱和区，IX＝IREF且VB＝VA。随着VX?VN?VTH，
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的下降，那一个晶体管首先进入线性区，M2 还是M3 ？假设先M2进入线性区。要使之成立，
VDS2必须下降，且因为
VGS2保持恒定，
ID2也必须下降。这意味着当
ID3下降时
V当
GS3上升，如果M3仍然处在饱和区的话，这是不可能发生的。因此，M3首先进入线性区。 下降到小于
VVXV?VNTH3时，M3进入线性区，需要一个更大的栅源过驱动电压以维持
相同的电流。因此，如图1.14（b）所示，着
与
V
B
开始下降，导致
ID2即
IX有少许下降。随
XV
B
进一步下降，最终可得
V BA － VTH2，M2进入线性区。此时， IXD2开始 急剧下降。当 VX＝0时， IX＝0且M2 与M3工作在线性区。注意，随着 V下降到 V?VNTH3以下，由于 gm3在线性区会有下降，共源共栅的输出阻抗将迅速减小。 IX VNB I REFV?V GS3 V?VNTH3 VX V?VNTH3 VX V 解：因为 所以 A － VTH2＋ VDS3 图1.14（b） 图1.14（c） 14．在图1.15中，如果所有的管子都工作在饱和区，忽略沟道长度调制，求M4的漏电流。 ID2＝ I??WL??WL?? REF21ID2＝ IID3 且 ID4＝ I??WL??WL?? D343ID4＝??REF，其中，?=?WL?2?WL?1，?＝?WL?4?WL?3。选择合适的 ?和?可以确定ID4与IREF之间或大或小的比率。 16．假设图1.16中所有的晶体管都工作在饱和区，且?WL?3=?WL?4，????0，求的表达式。 解：因为所有的晶体管都工作在饱和区，所以我们有 80 Iout