CMOS模拟集成电路设计（巢明）ppt课件.ppt

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1、CMOS模拟集成电路设计巢明大连理工大学电信学院1大连理工大学电信学院2CMOS放大器课程目的：掌握CMOS反相器的分析设计方法掌握CMOS差分放大器的分析设计方法掌握CMOS叠接放大器的分析设计方法掌握CMOS电流放大器的分析设计方法掌握CMOS输出放大器的分析设计方法掌握各种放大器的噪声分析方法大连理工大学电信学院3运算放大器的层级结构大连理工大学电信学院4运算放大器的性能指标大信号：电压转移特性摆幅限制小信号：增益输入输出阻抗频率特性其他：噪声功耗温度特性大连理工大学电信学院5CMOS反相器大连理工大学电信

2、学院6有源负载电压转移特性Vout摆幅？复习：负载线如何确定？大连理工大学电信学院7Vout摆幅的求解过程大连理工大学电信学院8有源负载反相器：小信号模型大连理工大学电信学院9有源负载反相器：频率特性电容间的对应关系？（假设Vin接低阻抗电压源）大连理工大学电信学院10有源负载反相器：频率特性大连理工大学电信学院11有源负载反相器：频率特性-3dB点的位置？大连理工大学电信学院12例题有源PMOS电阻反相器，(W/L)1=2um/1um，(W/L)2=1um/1um，Cgd1=100fF，Cbd1=200fF，C

3、bd2=200fF，Cgs2=200fF，CL=1pF，ID1=ID2=100uA，VDD=5V。求：输出电压摆幅，小信号增益，输出电阻，-3dB频率0.418－4.3V，－1.92V/V，9.17/10kΩ，10.2MHz大连理工大学电信学院13电流源负载反相器Vout摆幅？大连理工大学电信学院14Vout摆幅大连理工大学电信学院15电流源负载反相器：小信号模型重要结论！大连理工大学电信学院16有源负载反相器：频率特性电容间的对应关系？（假设Vin接低阻抗电压源）大连理工大学电信学院17有源负载反相器：频率特性

4、大连理工大学电信学院18推挽反相器Vout摆幅？大连理工大学电信学院19推挽反相器：小信号模型大连理工大学电信学院20例题推挽型CMOS放大器，W1=L1＝1um，W2＝2um，L2＝1um，VDD＝5V，Cgd1=Cgd2＝100fF，Cbd1=200fF，Cbd2=200fF，Cgs2=200fF，CL=1pF，假设ID1＝ID2＝300uA，计算输出摆幅，小信号特性，频率特性。AV＝－18.6V/V，Rout＝37.7K，f-3dB=2.86MHz大连理工大学电信学院21推挽反相器：小信号特性大连理工大学电

5、信学院22噪声分析：动态负载型将MOS管中所有噪声等效为栅级电压噪声（共源配置）由此计算出噪声输出电压谱密度（假设所有源可叠加）将噪声输出电压折合到输入端，得到等效输入噪声公式将不同性质的噪声（热噪声，1/f噪声）带入大连理工大学电信学院23噪声分析：动态负载型减小1/f噪声：让L1>>L2减小W1M1使用PMOS减小热噪声：增加放大器增益大连理工大学电信学院24噪声分析：动态负载型en2对输出噪声的贡献可得对噪声的增益约为1大连理工大学电信学院25噪声分析：电流源负载型大连理工大学电信学院26噪声分析：推挽型大

6、连理工大学电信学院27大连理工大学电信学院28课后作业推导三种反相放大器的噪声特性P188，5.1-6P188，5.1-9P188，5.1-10P189，5.1-14大连理工大学电信学院29CMOS差分放大器AVD：差分增益AVC：共模增益AVD/AVC：共模抑制比VOS(out)/AVC：输入失调电压VICMR：共模输入电压范围PSRR：电源抑制比噪声大连理工大学电信学院30差分放大器的跨导特性以P阱NMOS工艺为例M1与M2的源极接法对大信号特性有什么影响？大连理工大学电信学院31差分放大器的跨导特性由方程可

7、解得通过MOS管的电流与差分电压的关系大连理工大学电信学院32差分放大器的跨导特性注意虚线部分，表示什么？大连理工大学电信学院33差分放大器的跨导特性对前面电流公式求Vid为零处对vid的偏导与简单反相放大器比较，有什么区别？大连理工大学电信学院34镜像电流源负载的差分放大器M2饱和：M4饱和：如何得到VSG4？大连理工大学电信学院35共模电压范围（ICMR）将VID置零，变化VIC直到有MOS管离开饱和区最高共模电压最低共模电压大连理工大学电信学院36小信号分析交流短路输出电流：其中大连理工大学电信学院37小信

8、号分析（续）输出电阻差分电压增益假设所有MOS管饱和，用大信号参数表示Av：联想电流源负载反相放大器大连理工大学电信学院38共模增益与共模抑制比共模增益共模抑制比大连理工大学电信学院39差分放大器的频率响应忽略C3情况下有：大连理工大学电信学院40小信号特性的直觉分析方法第一步：找到将输入电压转为电流的MOS管（跨导管）第二步：跟踪电流，直到其流入一个对地的等效电阻第三步