模拟集成电路复习

1、 研究模拟集成电路的重要性：（1）首先，MOSFET 的特征尺寸越来越小，本征速度越来

越快；（2）SOC 芯片发展的需求。 2、 模拟设计困难的原因：（1）模拟设计涉及到在速度、功耗、增益、精度、电源电压等多

种因素间进行折衷，而数字电路只需在速度和功耗之间折衷；（2）模拟电路对噪声、串扰和其它干扰比数字电路要敏感得多；（3）器件的二级效应对模拟电路的影响比数字电路要严重得多；（4）高性能模拟电路的设计很少能自动完成，而许多数字电路都是自动综合和布局的。

3、 鲁棒性就是系统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。所谓“鲁棒性”，

是指控制系统在一定的参数摄动下，维持某些性能的特性。 4、 版图设计过程：设计规则检查（DRC ）、电气规则检查（ERC ）、一致性校验（LVS ）、RC

分布参数提取

5、 MOS 管正常工作的基本条件是:所有衬源（B 、S ）、衬漏（B 、D ）pn 结必须反偏

6、 沟道为夹断条件：

?GD GS DS T DS GS TH H V =V -≤V V V -V ≥V

7、 （1）截止区：Id=0；Vgs

（2）线性区的NMOSFET （0 < VDS < VGS －VT ）

μ2

D n ox

GS TH DS DS W 1I =C [(V -V )V -V ]L 2

（3）饱和区的MOSFET （VDS ≥ VGS －VT ）

2)(2TH GS ox n D V V L

W

C I -=

μ 8、 栅极跨导gm ：是表征栅-源电压对于输出漏极电流控制作用强弱的一个重要的参数，它

反映了器件的小信号放大性能，希望越大越好。

??D m VDS=const

GS

n ox

GS TH I g =

V W

=μC (V -V )L

m D GS TH

g =2I =

V -V

9、 体效应：理想情况下是假设晶体管的衬底和源是短接的，实际上两者并不一定电位相同，

当VB 变得更负时，Vth 增加，这种效应叫做体效应。体效应会改变晶体管的阈值电压。 10、

2n ox D GS TH DS μC W

I =

(V -V )(1+λV )2L

11、亚阈值导电性：当Vgs 下降到低于Vth 时器件突然关断。实际上，Vgs==Vth 时，一个“弱”的强反型仍然存在，并有一些源漏电流。当Vgs

dep

TH MS F

ox

Q

V=Φ+2Φ+

C

13、MOS低频小信号

14、模拟电路的八边形法则：

增益线性度

噪声

功耗

输入／输出阻抗速率

电压摆幅

电源电压

15、共源级的四种接法：

（1）采用电阻负载的共源级；增益：

W

n ox D

v m D D

L

A=-g R=-2μC I R （2）采用二级管接法；

m b

m

o

m b

m

x

x

g

g

1

r

||

g

g

1

I

V

+

≈

+

=

η

1

1

(W/L)

(W/L)

A

2

1

v

+

-

=

（增益与偏置电流无关，即输入与输出呈线性(大信号时也如此！)（3）采用电流源负载的共源级

o2

o1

m

v

r

||

r

g

A-

=

（4）工作在线性区的MOS负载的共源级

O N2

m

v

R

g

A-

=

（5）带源极负反馈的共源级

S

m

D

S

m

D

m

v R

1/g

R

R

g

1

R

g

A

+

-

=

+

-

=

16、源极跟随器（可以起到一个电压缓冲器的作用）

1

1

;

()

1()

out in bs out

out

m mb bs

S

out

m in out mb out

S

out m S

in m mb S

V V V V V

V

g V g V

R

V

g V V g V

R

V g R

V g g R

=-=-

+=

--=

=

++

17、共栅放大器

直接耦合的共栅级电容耦合的共栅级

D

m

D

m b

m

v

η)R

(1

g

)R

g

(g

A+

=

+

=

D

o

S

o

m b

m

o u t

R

||

}

r

]R

)r

g

(g

{[1

R+

+

+

=

18、共源共栅放大器：

D

m b2

m2

o2

o1

D

o2

o1

o2

m b2

m2

R

||

)]

g

(g

r

[r

R

||

}

r

]r

)r

g

(g

{[1

Rout

+

≈

+

+

+

=

]}

R

||

)]

g

(g

r

{[r

g

A

D

m b2

m2

o2

o1

m1

V

+

≈

共源共栅优点：产生大的增益；屏蔽特性；输出阻抗高。

19、差动信号的优点：（1）能有效抑制共模噪声；（2）增大了输出电压摆幅(是单端输出的两倍)；（3）偏置电路更简单(差分对可以直接耦合)、输出线性度更高；

（4）缺点是芯片面积和功耗略有增加.

SS

in

n OX

2I

ΔV=

W

μC

L

?

2D

D GS TN GS TN

β2I

I=(V-V)V=V

2β

（β=μn C OX(W/L)）

0102SS

V SS D D

in1in2

V-V I

A==βI R=2β()R

V-V2

20、基本电流镜：

2

n OX

REF1GS TN

μC W

I=()(V-V)

2L

2

n OX

out2GS TN

μC W

I=()(V-V)

2L

2

out REF

1

(W/L)

I=I

(W/L)

电流镜作用：（1）电流镜可以精确的复制电流而不受工艺和温度影响。Iout和IREF比值由器件尺寸的比率决定，该值可以控制在合理精度范围内。

（2）为差动放大器起偏置作用

（为抑制沟道长度调制的影响，可以使用共源共栅的电流镜）

有源电流镜：像有源器件一样用来处理信号的电流镜结构叫做有源电流镜。

21、共源放大器的高频模型

（C GD会产生密勒效应）

[]G D

D

m

G S

S

i n

p,)C

R

g

(1

C

2πR

1

f

+

+

=

()

[]D

D B

G D

o u t

p,R

C

C

2π

1

f

+

=

22、共源共栅放大器的高频特性

（从M 2 源极看进去的低频输入电阻约为 1/(g m2+g mb2)， 这也是M 1的负载低频电阻；C GD1

的密勒效应由A 点到X 电的增益A VX 决定；A VX = -g m1 /(g m2+g mb2) ,若M 1、M 2的宽长比大致相同，则A VX ≈1；C GD1 在输入节点产生的密勒效应电容大小近似为 2C GD1，同CS 放大器相比，显然小了很多）

()

G S 2S B 2D B 1G D 1m b 2

m 2X p ,C C C C 2π

g g f ++++≈

()

G D 2L D B 2D Y p ,C C C 2πR 1

f ++=

]

)C g g g (1[C 2πR 1

f GD1mb2

m2m1

GS1S A p,++

+=

23、噪声谱，也称为“功率谱密度“（PSD ，表示在每一个频率上信号具有的功率大小。噪声

波形X （t ）的PSD ，即Sx(f)，被定义成在f 附近1HZ 带宽内X （t ）具有的平均功率。单位：V2/HZ

热噪声分为：电阻热噪声，闪烁噪声 24、反馈电路特性： （1）增益灵敏度降低；（2）终端阻抗变化；（3）带宽变化；（4）非线性减小 OUT IN AV RIN ROUT 1、 电压—电压（串） 减小 增大 减小 2、 电压—电流（并） 减小 减小 减小 3、 电流—电压（串） 减小 增大 增大 4、 电流—电流（并） 减小 减小 增大

25、便求解，在一定条件下可用（点—结点关联）估算系统的极点频率。

26、类型的晶体管相比，MOS 器件的尺寸很容易按比例_缩小，CMOS 电路被证明具有_较低__的制造成本。

27 放大应用时，通常使MOS 管工作在_ 饱和_区，电流受栅源过驱动电压控制，我们定义_跨导_来表示电压转换电流的能力。

28、源跟随器主要应用是起到___电压缓冲器___的作用。

29、栅放大器结构的一个重要特性就是_输出阻抗_很高，因此可以做成___恒定电流源_。 30、由于_尾电流源输出阻抗为有限值_或_电路不完全对称_等因素，共模输入电平的变化会

引起差动输出的改变。

31、λ为沟长调制效应系数，λ值与沟道长度成___反比__（正比、反比）。 32沟道长度调制

解：当栅与漏之间的电压增大时，实际的反型沟道长度逐渐减小，也就是说，L 实际上是V DS 的函数，这种效应称为沟道长度调制。 33、等效 夸导Gm

解：对于某种具体的电路结构，定义in

D

V I ??为电路的等效跨导，来表示输入电压转换成输出电流的能力 34、输出摆幅

解:输出电压最大值与最小值之间的差。

1、“MOS 器件即使没有传输电流也可能导通”，这种说法正确么？为什么？

解：正确。当)(2TH GS DS V V V -<<时，器件工作在深线性区，此时虽然足够的V GS 可以满

足器件的导通条件，但是V DS 很小，以至于没有传输电流。

3、带有源极负反馈的共源极放大电路相对于基本共源极电路有什么优点？ 解：由带有源极负反馈的共源极放大电路的等效跨导表达式

得，若R S >>1/g m ，

则G m ≈1/R S ，所以漏电流是输入电压的线性函数。所以相对于基本共源极电路，带有源极负反馈的共源极放大电路具有更好的线性。

4. 在传输电流为零的情况下，MOS 器件也可能导通么？说明理由。

解：可能。当)(2TH GS DS V V V -<<时，器件工作在深线性区，此时虽然足够的V GS 可以满

足器件的导通条件，但是V DS 很小，以至于没有传输电流