1、華中科技大學文華學院20092010學年度第一學期模擬集成電路設計原理期末考試A卷 課程性質：必修 使用范圍：本科 考試時間：2009年11月27日 考試方式：開卷 學號專業班級學生姓名 成績題號一二三四五總分得分一填空題（每空1分，共14分）1、與其它類型的晶體管相比，MOS器件的尺寸很容易按_比例_縮小，CMOS電路被證明具有_較低_的制造成本。2、 放大應用時，通常使MOS管工作在_ 飽和_區，電流受柵源過驅動電壓控制，我們定義_跨導_來表示電壓轉換電流的能力。3、為溝長調制效應系數，對于較長的溝道，值_較小_（較大、較?。?。4、源跟隨器主要應用是起到_電壓緩沖器_的作用。5、共源共柵放

2、大器結構的一個重要特性就是_輸出阻抗_很高，因此可以做成_恒定電流源_。6、由于_尾電流源輸出阻抗為有限值_或_電路不完全對稱_等因素，共模輸入電平的變化會引起差動輸出的改變。7、理想情況下，_電流鏡_結構可以精確地復制電流而不受工藝和溫度的影響，實際應用中，為了抑制溝長調制效應帶來的誤差，可以進一步將其改進為_共源共柵電流鏡_結構。8、為方便求解，在一定條件下可用_極點結點關聯_法估算系統的極點頻率。9、與差動對結合使用的有源電流鏡結構如下圖所示，電路的輸入電容Cin為_ CF（1A）_。10、為溝長調制效應系數，值與溝道長度成_反比_（正比、反比）。二名詞解釋（每題3分，共15分）1、阱解

3、：在CMOS工藝中，PMOS管與NMOS管必須做在同一襯底上，其中某一類器件要做在一個“局部襯底”上，這塊與襯底摻雜類型相反的“局部襯底”叫做阱。2、亞閾值導電效應解：實際上，VGS=VTH時，一個“弱”的反型層仍然存在，并有一些源漏電流，甚至當VGS<VTH時，ID也并非是無限小，而是與VGS呈指數關系，這種效應叫亞閾值導電效應。3、溝道長度調制解：當柵與漏之間的電壓增大時，實際的反型溝道長度逐漸減小，也就是說，L實際上是VDS的函數，這種效應稱為溝道長度調制。4、等效跨導Gm解：對于某種具體的電路結構，定義為電路的等效跨導，來表示輸入電壓轉換成輸出電流的能力5、米勒定理解：如果將圖（

4、a）的電路轉換成圖（b）的電路，則Z1=Z/(1-AV)，Z2=Z/(1-AV-1)，其中AV=VY/VX。這種現象可總結為米勒定理。6、N阱:解：CMOS工藝中，PMOS管與NMOS管必須做在同一襯底上，若襯底為P型，則PMOS管要做在一個N型的“局部襯底”上，這塊與襯底摻雜類型相反的N型“局部襯底”叫做N阱。7、有源電流鏡解：像有源器件一樣用來處理信號的電流鏡結構叫做有源電流鏡。8、輸出擺幅解:輸出電壓最大值與最小值之間的差。三畫圖題（每題8分，共16分）1、以VDS作為參數畫出NMOS晶體管的IDVGS曲線。要求：（1）畫三條曲線，VDS的值分別為VDS1、VDS2、VDS3，其中VDS

5、1<VDS2<VDS3；有適當的分析推導過程，并標出曲線中關鍵轉折點的坐標。（2）畫兩條曲線，VDS的值分別為VBS=0、VBS<0；標出曲線中關鍵轉折點的坐標。解：（1）(2)2、畫出差動對的輸入輸出特性曲線（IDVin）。要求：（1）標出曲線中關鍵轉折點和極限點的坐標；（2）由圖分析：通過什么措施可以使差動對的線性度更好。解：其中，增大ISS或減小W/L，可使電路的線性更好。四簡答（每題7分，共21分）1、“MOS器件即使沒有傳輸電流也可能導通”，這種說法正確么？為什么？解：正確。當時，器件工作在深線性區，此時雖然足夠的VGS可以滿足器件的導通條件，但是VDS很小，以至于

6、沒有傳輸電流。2、什么是體效應？體效應會對電路產生什么影響？解：理想情況下是假設晶體管的襯底和源是短接的，實際上兩者并不一定電位相同，當VB變得更負時，VTH增加，這種效應叫做體效應。體效應會改變晶體管的閾值電壓。3、帶有源極負反饋的共源極放大電路相對于基本共源極電路有什么優點？解：由帶有源極負反饋的共源極放大電路的等效跨導表達式得，若RS>>1/gm，則Gm1/RS，所以漏電流是輸入電壓的線性函數。所以相對于基本共源極電路，帶有源極負反饋的共源極放大電路具有更好的線性。4. 在傳輸電流為零的情況下，MOS器件也可能導通么？說明理由。 解：可能。當時，器件工作在深線性區，此時雖然足

7、夠的VGS可以滿足器件的導通條件，但是VDS很小，以至于沒有傳輸電流五分析計算題（共34分）（下列題目中使用教材表2.1所列的器件數據，所有器件尺寸都是有效值，單位均為微米。）1、（7分）假設=0，計算圖示電路的小信號增益（表達式）。解： 2、（9分）差動電路如圖所示，ISS=1mA，VDD=3V，(W/L)1、2=(W/L)3、4=50/0.5。（1）假設=0，求差動電壓增益；（2）=0.45 V-1時，如果ISS上的壓降至少為0.4V，求最小的允許輸入共模電平。解：（1）ID=0.5mA，gmN=3.66×10-3，rON=2×104，rOP=104，Av=-gmN(r

8、ON | rOP)=-24.4（2）VGS1=0.786+0.27=1.056V，Vin,CM=1.056+0.4=1.456V 3、（9分）(W/L)N=10/0.5，(W/L)P=10/0.5，IREF=100A，VDD=3V，加到M1、M2柵極的輸入共模電平等于1.5V。（1）分別計算流過晶體管M3、 M4 、M5、 M6 、M7的電流；（2）假設=0，分別計算=0和=0.45V-1時P點電位。解：（1）I3=I4=50A，I5=I6=200A，I7=500A（2）=0：VP=0.368V=0.45V-1：VTH1（VP=0.368V）=0.78V，VP1=0.288V；VTH2（VP1=0.288V）=0.764V，VP2=0.304；VTH3（VP2=0.304V）=0.767V，VP3=0.3