模拟集成电路设计3

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1、1第3章提纲：3.1MOS结构及工作特性3.2简单的MOS大信号模型3.3其他MOS管大信号模型的参数3.4MOS管的小信号模型3.5计算机仿真模型3.6亚阈值电压区MOS模型3.7MOS电路的SPICE模拟3.8小结第3章CMOS器件模型2第3章第1节3.1MOS结构及工作特性3一、MOS结构§3-1:MOS结构及工作特性4二、EMOSFET沟道的形成§3-1:MOS结构及工作特性51.当VDS=0.1V时，NEMOSFET的转移特性§3-1:MOS结构及工作特性当vGS≦vT,iD=0;当vGS>vT,vG

2、S↑→iD↑。三、NEMOSFET的特性沟道夹断沟道开启沟道开启62.当VGS=2VT时，NEMOSFET的输出特性§3-1:MOS结构及工作特性当0vT,vGS↑→iD↑;当vDS>vGS-vT,vDS↑→iD基本不变。当0vT,vDS

3、>vGS-vT时,vDS↑→iD基本不变；预夹断前：当0vT时,vGS↑→iD↑。vT=1ViD~vGS的关系,vDS为参变量10第3章第2节§3.2简单的MOS大信号模型特点:简单,适合于手工计算（level1)11一、大信号模型依据§3-2:简单的MOS大信号模型由P34_式2.3-27vGS

4、>vT,vDS

5、OS大信号模型14例3.1-1简单大信号模型的应用§3-2:简单的MOS大信号模型NMOS:PMOS:15第3章第3节§3.3MOS管大信号模型的其他参数完整的大信号模型16一、电原理图1.rS,rD：漏极、源极欧姆电阻,典型值50~1002.二极管表示反偏pn结：3.电容分三类：耗尽结电容：CBD,CBS电荷存储电容：CGD,DGS,CGB寄生电容§3-3:其他MOS管大信号模型的参数17二、MOS电容1.物理图§3-3:其他MOS管大信号模型的参数17二、MOS电容2.耗尽结电容：CBD,CBS上式S→D则

6、CBS→CBD§3-3:其他MOS管大信号模型的参数P65183.电荷存储电容：CGD,DGS,CGB交叠电容：C1、C3、C5沟道电容：C2、C4珊-沟道珊-体珊-源/漏沟道-体C4随电压变化§3-3:其他MOS管大信号模型的参数194.CGD、DGS、CGB的表达式（1）截止区：（2）饱和区：（3）非饱和区：§3-3:其他MOS管大信号模型的参数20§3-3:其他MOS管大信号模型的参数5.CGD、DGS、CGB与VGS的关系图（1）截止区：（2）饱和区：（3）非饱和区：21三、噪声§3-3:其他MOS管大

7、信号模型的参数1.均方噪声电流2.等效输入均方电压噪声P6922三、噪声§3-3:其他MOS管大信号模型的参数1.均方噪声电流2.等效输入均方电压噪声3.等效输入均方电压噪声简化表示4.输入均方电压噪声谱密度23第3章第4节3.4MOS管的小信号模型特点:有助于简化计算的线性模型24一、模型电路§3-4:MOS管的小信号模型gbd、gbs很小（反偏结）；rD、rS与大信号模型一样；Cgs、Cgd、Cgb、Cbs、Cbd与大信号模型一样；●关键参数：gm、gmbs、gds?●其它参数：均方噪声25§3-4:MOS

8、管的小信号模型在饱和区：1.gm,gmbs,gds26§3-4:MOS管的小信号模型27§3-4:MOS管的小信号模型2.均方噪声电流28第3章第5节3.5计算机仿真模型●计算机仿真需要更为精确的模型●SPICE仿真器提供“模型库”●建模小组向电路设计组提供模型●第三方设计由晶圆制造厂提供模型29§3-5:计算机仿真模型小的几何尺寸引起的二阶效应P75一、SPICELEVEL3模型1.