cmos模拟电路基础

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1、1Cmos模拟电路基础(一)写这个文章的目的是为了这段时间的学习作个笔记，同时激励自己继续下去。1，NMOS管的V-I特性非饱和区的I-V特性。(0

2、电层会减薄，当Vds=Vgs–Vtn时，它被夹断。当Vds继续增大，夹断点向源端移动。此时，沟道两端电压保持为（Vgs–Vtn），而Vds的增加部分落在夹断耗尽区内，Ids几乎不变。如果夹断耗尽区的长度远小于L，忽略沟道长度的缩短，用Vgs–Vtn=Vds带入得到饱和区的电流表达式为Ids=0.5*K*(W/L)*[(Vgs–Vtn)*exp2]但是，当考虑沟道长度调制效应时，Ids=0.5*K*(W/L)*[(Vgs–Vtn)*exp2]*（1+λ*Vds）试验证明，λ是沟道长度的线性函数。截止区（Vgs–

3、Vtn<=0）Ids=0.PMOS管的V-I特性，它的偏压与极性与NMOS相反。但是，由于电子的迁移率与空穴的迁移率不等，前者是后者的2~3倍，因此，Kn=（2.0~3.0）Kp2，MOS管的小信号模型输入信号的幅度一般与电源电压相比很小，它在直流偏置工作点附近变化，可以近似认为器件工作在线性区间。大信号可以确定器件的直流工作点，小信号可以用来设计器件和电路的性能。对于在饱和区工作的mos，gm=K*(W/L)*(Vgs–Vtn)*（1+λ*Vds）其中，gm是栅跨导gds=1/rds=(Ids*λ)/(1+

4、λ*Vds)=λIds其中，rds是mos管的输出电阻。由该式可见，通过减小λ和减小Ids可以达到提高输出电阻的目的。而要减小λ，必须增大L3,CMOS电路的基本模块ＭＯＳ开关开关导通时，Vds很小，Vgs很大，即MOS管处于非饱和区。Id=K*W/L*(Vgs–Vt)*Vds其中，0

5、N沟的MOS管中，为保证开关接通，栅电压必须远大于源极或漏极电压。否则，如果Vgs=Vdd,且开关一端电压也为Vdd，则另外一端只能得到Vdd–Vt的电压。因为在导通过程中，Vgs在减小，当Vgs=Vt,管子便截止了。有源电阻：在集成电路中，MOS管的有源电阻常用来代替扩散电阻或polysilide，或得直流电阻或小信号交流电阻，以便节省芯片面积。将mos管的栅极和漏极连接起来，就构成了有源电阻。Vgs=Vds,此时，只要Vds>Vt,显然MOS管工作在饱和区。I=Id=k*W/（2*L）*（Vgs–Vt）e

6、xp2V=Vgs=Vds=Vt+（２*Id*L/K*W）exp(0.5)mos管的栅极和漏极连接起来意味着用Vds控制Id，因此，沟道跨导变成了沟道电导，其小信号电导用g表示g=K*W/L*(V-Vt)note:有源电阻可以作为有源电阻的分压器，有时用两个有源电阻串联代替一个电阻，是为了节省栅极面积。电流阱和电流源电流阱和电流源都是两端元件。在理想情况下，他们的电流值与加在两端的电压无关，始终保持为常数。它们常被用来作为各级放大的偏置元件和有源负载，以提供稳定的工作电流和较大的动态电阻。电流阱对负载提供拉电流

7、或吸收电流，其端电压只有大于Vmin，或器件工作在饱和区才可产生近似不变的电流。镜像电流源如图：由于Vdg1=0,只要Vds1>Vt1,二极管连接的M1总处于饱和状态。由于Vgs1=Vgs2,如果Vds2>Vgs1-Vt2,则M2也工作在饱和区。它就是上面的单管电流阱，输出恒定电流。他的电压偏置是通过Iref的偏置实现的。如果M1=M2，则Id2=Iref但是当Iref变化时，或M2的W/L比值变化时，输出电流Id2也发生变化。Iout/Iin=Id2/Id1=Kn2*W2*L1*(1+λ2*Vds2)/Kn

8、1*W1*L2*(1+λ1*Vds1)由此，我们可以通过W和L的参数的确定来调节镜像电流源的增益，也可以采用多个不同宽长比的M2器件，对同一参数电流Iref得到多个不同数值得电流。Rout=1/(λ*Id)CMOS放大器1，反向放大器：由压控电流阱或电流预源与负载组成。M1是电压控制的电流阱，二极管连接的M2是有源电阻，作为M1的负载。M2的栅极与漏极相连，只要

9、Vds2

10、>

11、Vtp

12、,总是处于饱和