半导体集成电路习题及答案

第1章集成电路的基本制造工艺
1.6一般TTL集成电路与集成运算放大器电路在选择外延层电阻率上有何区别?为什么?
答：集成运算放大器电路的外延层电阻率比一般TTL集成电路的外延层电阻率高。
第2章集成电路中的晶体管及其寄生效应
复习思考题
2.2利用截锥体电阻公式，计算TTL“与非”门输出管的 ，其图形如图题2.2
答：
(2)设 , , ，输入高电平为 ，输入低电平为 。
求各种输入情况下电路的直流工作状态、各结点电位、各支路电流及直流功耗。
答： 设端 ，而A端又分两种情况：
输入高电平
输入低电平
设端 ，而A端又分两种情况：
输入高电平
输入低电平
8.3二输入的E/D NMOS或非门的电路参数为： =-3V， =1V， ， ， ， ，试计算最坏情况的 值和最好情况的 值。
答：
13.8已知图题13.8中MOS差分对的 =2mA, ，负载 =10kΩ，试求跨导 和差模电压增 。
答：
13.11试指出图题13.11中哪些元件是起过流保护作用的，并说明其保护原理。
答： 二极管保护电路的保护元件为 、 及
晶体管保护电路的保护元件为 、 及
13.16CMOS运放如图题13.16所示，其中各有关参数为： , ，λ=0.01, =2.3× , =-1V, =1V。试求各支路电流和电路的总电压放大倍数。
答： =0.73mA
19
12.12图题12.12是一个IC产品中的偏置电路部分。
求：偏置电流 及 的值。
答：先求 和
12.15有一两管能隙基准源电路如图题12.15所示。已知 ，室温下 =0.65V，有效发射面积比为 =10。
(1)试简单推导 的公式；
(2)求出 =400K时的 值。
答：(1)
(2)
提示：此题与本书中P325图13.36类似,关键在于决定偏置电流
第14章MOS开关电容电路
复习思考题
14.2图题14.2是由两个电容构成的一种开关电容等效电路φ和 为两个同频、反相的驱动脉冲信号。
(1)分析电路工作原理；
(2)写出电路的等效电阻 的表达式。
答：
14.3图题14.3为一个由开关S和电容C组成的开关电容电路。试画出用单个MOS模拟开关管来代替S的等效开关电容电路；若驱动MOS管的脉冲频率为 =50kHz，电容C=10pF，试求开关电容电路的等效电阻 。
=0.7V, =5V, ，忽略衬底偏置效应。
(1)当 时，欲使 =0.3V，驱动管应取何尺寸?
答：
7.2有一E/D NMOS反相器，若 =2V, =-2V, =25, =5V。
(1)求此反相器的逻辑电平是多少?
答：
第8章MOS基本逻辑单元
复习思考题
8.2图题8.2为一E/D NMOS电路。
(1)试问此电路可实现何种逻辑运算?
答：当25℃时， 截止，过热保护电路不起作用。
当175℃时，此时 ＞ ， 导通，过热保护电路起作用。
第16章D/A，A/D变换器
复习思考题
本章无答案
第17章集成电路设计概述
本章无答案
第18章集成电路的正向设计
本章无答案
第19章集成电路的芯片解剖
复习思考题
19.1如图题19.1所示的实际版图，要求：
(1)把版图恢复成具体电路图，并说明这是什么电路，完成什么逻辑功能；
第13章集成运算放大器
13.2对于图题13.2所示差分对，设 =100, =0.7V，试求其 和 。
答：
9.5
13.4图题13.4为一个级联射耦对放大器，设 时， , , 。求：
(1) , 及 ；
(2) 和 (若 , )。
答：(1)
(2)
13.5已知射耦对差分放大器电路如图题13.5所示，晶体管的 ， ，试求当 =130mV时的 值。
， ≤0.4V，请在坐标纸上放大500倍画出其版图。给出设计条件如下：
答：解题思路
由 、 求有效发射区周长 ；
由设计条件画图
先画发射区引线孔；
由孔四边各距 画出发射区扩散孔；
由 先画出基区扩散孔的三边；
由 画出基区引线孔；
由 画出基区扩散孔的另一边；
由 先画出外延岛的三边；
由 画出集电极接触孔；
由 画出外延岛的另一边；
所示。
提示：先求截锥体的高度
然后利用公式： ，
注意：在计算W、L时,应考虑横向扩散。
2.3伴随一个横向PNP器件产生两个寄生的PNP晶体管，试问当横向PNP器件在4种可能的偏置情况下，哪一种偏置会使得寄生晶体管的影响最大?
答：当横向PNP管处于饱和状态时，会使得寄生晶体管的影响最大。
2.8试设计一个单基极、单发射极和单集电极的输出晶体管，要求其在20mA的电流负载下
答： ,
4.9写出图题4.9所示电路的输入与输出的逻辑关系。
答：
4.11写出图题4.11所示电路的Q与A，B的逻辑关系，说明为什么输出级一定要用有源泄放电路。
答：
第5章发射极耦合逻辑(ECL)电路
不做习题
第6章集成注入逻辑( )电路
不做习题
第7章MOS反相器
复习思考题
7.1已知一自举反相器如图题7.1所示，其负载管的W/L=2，设其他参数为
由 画出隔离槽的四周；
验证所画晶体管的 是否满足 的条件，若不满足，则要对所作
的图进行修正，直至满足 的条件。（ 及己知
）
第3章集成电路中的无源元件
复习思考题
3.3设计一个4kΩ的基区扩散电阻及其版图。
试求：(1)可取的电阻最小线宽 =?你取多少?
答：12μm
(2)粗估一下电阻长度，根据隔离框面积该电阻至少要几个弯头?
答：
14.4图题14.4是一个MOS开关电容等效电路，φ和 为两个同频反相的驱动脉冲信号。
(1)分析电路工作原理；
(2)写出电路等效电阻 的表达式。
答：
第15章集成稳压器
复习思考题
15.1图题15.1为某电路的过热保护电路， 为过热保护管， ， 为被保护管，试
以芯片为175℃时，保护电路的状态来说明该电路的过热保护作用。
答：该电路为具有保持功能的多路选通开关。
该电路中除最后一级为无比电路外，余下均为有比电路。
注意：有的波形的低电平由两次形成
。
第10章存储器
复习思考题
本章无答案
第11章接 口 电 路
不做习题
第12章模拟集成电路中的基本单元电路
复习思考题
12.1试求图题12.1所示达林顿管放大器的电压增益
答：
若忽略 ，则
， ， ， ， ，
， ，
， ， ，
， ，
（2）截止态（输出为高电平）
， ， ，
， ， ， 与 有关
4.7要求图题4.7所示电路在低电平输出时带动20个同类门，试计算输出管 的集电极串联电阻的最大值 ,max是多少?
答：24
4.8试分析图题4.8所示两种电路在逻辑功能上的差别及产生差别的原因，并写出F，F′的逻辑表达式。
提示： 、 、 组成小电流恒流源。
12.3试在图题12.3(a),(b),(c),(d)电路中，分别标出E/E，E/D NMOS单管放大器，CMOS有
源负载放大器和CMOS互补放大器中 的栅极及 ， 电位，并指出各电路结构上的特点。
答：(a) ， 或
(b) ,
(c) ,
(d)
12.8图题12.8所示是μA741中的偏置电路，其中 =39kΩ， =5kΩ, =15V， =-15V。试求 和 的值。
答：提示：9.4(a)画电路各节点工作波形时，注意输出波形的低电平是由两次形成的。
此电路实施反相器功能。
题9.4(b)中 和 若为无比，无法反相器功能。
9.5分析图题9.5所示的两相动态电路的逻辑功能，并说明各级电路分别是有比的还是无
比的。假如图中 ， ； 从 ， ，试画出图中,A,B,C,D和 各点的波形图
答：是双极五输入与非门电路。
第20章集成电路设计方法
本章无答案
第21章集成电路的可靠性设计和可测性设计简介
本章无答案
第22章集成电路的计算机辅助设计简介
本章无答案
答：
8.4说明图题8.4的电路均为三态输出门，用传输门逻辑推导电路的逻辑表达式。
答：（a）
（b）
（c）
第9章MOS逻辑功能部件
复习思考题
9.1试画出传输门结构的一位八选一多路开关的电路图，写出逻辑表达式和真值表。
答：逻辑表达式
9.4如果图题9.4(a)反相器是有比的，试画出此电路各节点工作波形，分析其功能；如果图题9.4(b)中M\-1和M\-2为无比的，分析此电路能否工作?为什么?
答：一个弯头
第4章晶体管晶体管逻辑(TTL)电路
复习思考题
4.4某个TTL与非门的输出低电平测试结果为 =1V。试问这个器件合格吗?上
机使用时有什么问题?
答：不合格。
4.5试分析图题4.5所示STTL电路在导通态和截止态时各节点的电压和电流，假定各管的
=20, 和一般NPN管相同， =0.55V, =0.4～0.5V, =0.1～0.2V。答：（1）导通态（输出为低电平）