华中科技大学CMOS拉扎维第二章课后作业答案中文版

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超大规模集成电路与系统研究中心

CMOS Analog Design Home work 1 Solution

By: 张涛（tomjerry@126.com）

2007年3月18日

作业内容：

一、书本上的习题 2.2

2.5 (a)、(b)、(c) 2.6 (a)、(b) 2.7 2.15 2.8 2.18 2.24

参考解答过程

2.2.

（1）对于NMOS，工作在饱和区时，有：

ID?12unCOXWL(VGS?VTH)2(1??VDS) Gm??ID?V GS =unCOXWL(VGS?VTH)(1??VDS) =2unCOXWL(VGS?VTH)ID(1??VDS) ?2unCOXWL(VGS?VTH)ID（忽略沟长调制效应） 1

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=3.66mA

V

ro?1?I=20k? D A=Gmro=73.3 （2）对于PMOS，公式基本同上

ID?12upCOXWL(VGS?VTH)2(1??VDS) Gm??ID?V GS =

upCOXWL(VGS?VTH)(1??VDS) =2upCOXWL(VGS?VTH)ID(1??VDS) ?2upCOXWL(VGS?VTH)ID（忽略沟长调制效应） =1.96mA

V

ro?1?I=10k? D A=Gmro=19.6

2.5

a.若不考虑二级效应，则

IX?ID?12unCOXWL(VGS?VTH)2 = IX?ID?1W2unCOXL(VGS?VTH)2 实际情况下，由于衬偏效应会影响VTH VGS?VDD?VX VDS?VD?DV XVSB?VX VTH?VTH0??(2?F?VSB?2?F)

2

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IX?12unCOXWL(VGS?VTH)2 ?12unCOXWL(VGS?VTH0??(2?F?VX?2?F)2

IX~VX曲线图

b.

（1）当0〈VX〈1时，

S、D反向 VGS?1.9?VX VDS?1?VX

VGS-VTH=1.2-VX 〉VDS

此时，NMOS处于S、D方向的三极管区

IX??12unCOXWL??2(1.2?Vx)(1?Vx)?(1?Vx)2?? （2）当1〈VX〈1.2时，

VGS-VTH=0.2>VDS=VX-1 （未考虑衬偏效应） 此时，NMOS处于正向导通的三极管区

IX=

12unCOXWL??2*0.2(Vx?1)?(Vx?1)2?? （3）当VX ?1.2时

NMOS处于饱和区

IX?1unCOXW(VGS?VTH)22L = 1W2unCOX(0.2)2L 3

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IX~VX曲线图

未考虑衬偏效应时的曲线

若考虑衬偏效应，则VTH增大，当衬偏效应比较小，反向后仍有VGS>VTH， 曲线同上，当衬偏效应比较大时，VGS

IX~VX曲线图

考虑衬偏效应时的曲线

（c）

（1）0

VGS-VTH=0.3-VX

1unCOXW(0.3?Vx)2 2L（2）当VX >0.3 时，MOS管截止

4

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IX~VX曲线图

考虑衬偏效应后，曲线与X轴的交点会该变位置

2.6 |VGS|=

(VDD?VX)R1?R2R1

|VDS|=(VDD?VX) 所以|VDS|>|VGS|-|VTH| PMOS处于饱区 Ix?12upCOXW2L(|VGS?||VTH| p)2 =1W?(VDD?VX2upCOXL?)?R1?R2R1?|VTHp|??? Gm=2UpCoxWLID =upCOXW?(VDD?VX)L??R1?R2R1?|VTHp|???

ID~VX曲线图

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4htf.html