cmos混合信号电路设计答案

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1、CMOS混合集成电路一、图1是典型的共栅放大器的电路图，请画出电路小信号等效电路图，采用小信号分析方法，推导框内公式，并给出共栅放大器的优点和典型应用。图1解答：共栅放大器的小信号等效电路图如下所示，其中为负载电阻得到，（1）（2）由（1），（2）解得：当输出短接时的等效跨导为：计算输出电阻的小信号等效电路如下所示：得到：（3）（4）由（3）（4）可得到：共栅级放大器具有较低的输入电阻，高的输出电阻和单位电流增益，可以用于电流缓冲器，适用于高频和高带宽电路。二、图2是典型的共漏放大器的电路图，请画出电路小信号等效电路图，采用小信号分析方法，推导框内公式，并给出共漏放大器的

2、优点和典型应用。图2解答：共漏放大器的小信号等效电路图如下所示得到，（1）（2）由（1），（2）解得，当输出短接时的等效跨导为：由上式可以得到：共漏级放大器具有输入电阻高、输出电阻低，增益近似为1，也称为源极跟随器，可用于输入级、输出级和缓冲级电路。三、图3是共源放大器的典型应用的电路图，请画出电路小信号等效电路图，采用小信号分析方法，推导框内公式，并给出其的优点。图3解答：共源放大器的小信号等效电路图如下所示，其中为负载电阻得到，（1）（2）由（1），（2）解得，当输出短接时的等效跨导为：计算输出电阻的小信号等效电路如下所示：共源级放大器的高频等效电路如下所示：得到：共

3、源级放大器具有电压增益高，输入电阻较大，适用于一些多级放大器电路的中间级或输出级。四、图4所示（1）指出放大器的类型，M2管的作用是什么；（2）如果有源负载为简单的镜像电流源，请分析电路工作电压范围、输出阻抗、增益、和极点频率；（3）如果有源负载为增强型共源-共栅电流镜，请分析电路工作电压范围、输出阻抗、增益、和极点频率；（4）比较（2）（3）两种情况下的电路性能。图4解答：（1）放大器为共源共栅级放大器，M2管共栅级连结提高输出阻抗，但是会产生电压余度消耗问题，在M2栅源间接一个放大器，可以提高M2的跨导，相应阻抗也提高了，但并不会消耗过多的电压余度。（2）当有源负载为

4、简单的镜像电流源时，电路如下图所示：输入电压工作条件：输出电压摆幅：输出阻抗：增益：极点频率：（3）当有源负载为增强型共源-共栅电流镜时，电路如下图所示：输入电压工作条件：输出电压摆幅：输出阻抗为：增益：极点频率：（4）当有源负载为简单的镜像电流源时，输出范围较有源负载为增强型共源-共栅电流镜宽一个，（3）中由于负载电流连接成共源共栅结构，输出电阻较（2）增大，因此输出增益也增大，同时也造成（3）中极点频率降低，这会导致电路的驱动能力和速度下降。四、求MOS器件及R负载构成的共源放大器输出及输入噪声。令MOS器件输出噪声电流为，热噪声电流为，输出噪声为，等效输入噪声为，等

5、效电路如图5所示。图5解答：MOS管会产生热噪声和1/f噪声，负载电阻R会产生热噪声，并且各种噪声是非相关的。，。因此输出总噪声：共源级放大器的增益：输入总噪声：带隙基准电路的设计摘要：基准电压源是集成电路中一个重要的单元模块。目前,基准电压源被广泛应用在高精度比较器、A/D和D/A转换器、动态随机存取存储器等集成电路中。它产生的基准电压精度、温度稳定性和抗噪声干扰能力直接影响到芯片,甚至整个控制系统的性能。因此,设计一个高性能的基准电压源具有十分重要的意义。自1971年RobertWidla提出带隙基准电压源技术以后,由于带隙基准电压源电路具有相对其他类型基准电压源的低

6、温度系数、低电源电压,以及可以与标准CMOS工艺兼容的特点,所以在模拟集成电路中很快得到广泛研究和应用。一设计指标：1、温度系数：2、电压系数：二、带隙基准电路结构图6参考电路图三、性能指标分析如果将两个具有相反温度系数（TCs）的量以适合的权重相加，那么结果就会显示出零温度系数。在零温度系数下，会产生一个对温度变化保持恒定的量VREF。VREF=a1VBE+a2VT㏑(n)其中,VREF为基准电压,VBE为双极型三极管的基极-发射极正偏电压,VT为热电压。对于a1和a2的选择，因为室温下,然而,所以我们可以选择令a1=1,选择a2lnn使得,也就是，表明零温度系数的基准

7、为：对于带隙基准电路的分析，主要是在Cadence环境下进行瞬态分析、dc扫描分析。各器件参数Mp1(nvp)1/5Mn1(nvn)3/5Mp2(nvp)1/5Mn2(nvn)3/5Mp3(nvp)1/5Mn3(nvn)3/5Mp4(nvp)1/5Mn4(nvn)3/5Mp5(nvp)1/5Q1(pnp10)1Mp6(nvp)1/5Q2(pnp10)8R020kQ3(pnp10)1R1220K1、瞬态分析电源电压Vdd=5v时，Vref≈1.2378V，下图为瞬态分析图。2.电压系数的计算：下图为基准电压Vref随电源电压Vd