模拟电路设计总结.docx
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二级效应体效应（背栅效应）因为在反型层形成之前，栅极电荷必定镜像Qd随着V下降，Q增加，V也增加B d TH在考虑体效应后， VTH 为V = V +Y 2 ① + VTH TH 0 F SBQ（1）式中V 由（V 二① + 2①+ 十）给出，阈值电压是耗尽层电荷总数的函TH 0 TH0 MS F CoxQ数（V 二① + 2①+二糾），① 是多晶硅栅和硅衬底的功函数之差的电压差，TH 0 MS F C MSox①=（kT/q）ln（N /n ），q是电子电荷，N 是衬底的掺杂浓度，0 是耗尽区的F sub i sub dep(2)式中Y =J2q£ N /C' si sub ox电荷， C 是单位面积的栅氧化层电容 ox称为体效应系数， VSB 是源衬电势差 Y 的典型值在0.3V12 到0.4V12之间沟道长度调制分析沟道夹断中，我们注意到，当栅和源之间的电压差增大时，实际的反型沟道长度在逐 渐减小也就是说，L实际上是V 的函数这一效应称为“沟道长度调制”DS定义L = L —口L，即1ZG（1+口LL）;L，并且假设口LL和抵 之间的关系是线性的, 如LL =九V ，在饱和区，我们得到DSI C （V - V ）2 （1 +九V ），式中九为沟道调制系数。
D 2 n ox L GS TH DS受沟道长度调制效应影响，g C W （V — V ）（1 +九V ）m n ox L GS TH DS亚阈值导电性电压限制放大器关于大信号和小信号的问题解释： 小信号分析的精髓是非线性电路线性化，在某一直流工作点下，通过求导数的方式，将MOS 管等效为线性电路大信号分析时非线性的分析方法，直接用MOS管的特征方程去求解电路V dV例如：大信号求出才，则（在某一V 下的导数）就是在该工作点下小信号分析V dV inin in的结果大信号是分析管子的直流工作点，小信号是在直流工作点下的交流信号的分析（大信号 确定工作点小信号就是对大信号其中一点进行放大研究）共源极.vddrhrpom :1vdd . .|vi ' 厂*、vdc^ L8 r :-q 口 dV ...TTJtRsr=10KsegW:2u' - -segL= 19*03.u .segments;"!Series Vout小信号模型toVJ5T---nVi益增号信小dV WA =卄=—R 卩 C (V — V )= — g Rv QV D n OX L in TH m Din仿真仿真波形瞬态仿真 时间长：20u/Voutg0.70.3ENameTransient Analysis ' tran1: time = (0 s -> 10 us}*> 746.21 mVQ 741.6mV0.0 4.0 8.0 12.0 16.0 20.0tune (us)直流仿真Vin从0-1.8V,步长为自动20.5g3.00.85.00.40.07.0NameDC Analysis ' de': V2:dc = (0V-> L8 V)ZVout... "either" ftrne" ｝心■ ...Vout" ?result O -3.10.0 0.4 0.8 1.2dcfV)交流仿真设置 Dc=790mV， ac=5mV，AC Analysis 'ac1:iNairie4.016.974kHz Ii ii 叫 11叩 in 耳 i ii 叫 iiii「iiii|IO1 10? 10s IO7 109 IO12h•亡q GHz)109此时通过仿真得到g =0・7e-3 , gm不只是跟Vgs有关还与Rd有关。
m在饱和区g =R C W(V -Vm n ox L GS TH m GSWW性区I不变g =卩C V =卩C (VDD — I R )，所以g与R有D m n OX L DS n OX L D D m D关怎样使共源极的增益达到最大值A 2卩CW VI x rd =—n OX L D ID2 卩 C W x V n OX L增大WL或增大V ，或者减小I ，都可以提高A的幅值L RD D v较大的尺寸会导致较大的器件电容（影响带宽）；较高的VRD会限制最大的电压摆幅（影响 电压摆幅）如果-保持常数’同时减小Id '那么Rd必须增大’这样会导致输出结点 的时间常数更大（影响速率）更大的Rd对MOS管的沟道调制效应变得更显著源跟随放大器（电压缓冲器）NMOS源跟随电路设计vdd.f,rn18r,Vinw:220nVoutv1*0 rhrpo tvpairs: 2 — gnd - m:1LIRs_r==50K *segW:2u- segL=94.975 segments: 1 Series小信号增益g R1 +(g + g /Rm mb S小信号模型氷 oe>WOA 氷 op s ->{Aup®T g-T 寸二 £ CHcodgd寸凸 mo 00H LTi ■—iM o O O O O I|||||||||||||||||||||||||||||| |||||||||||||||||||||||||||||| |||||||||||||||||||||||||||||| |||||||||||||||||||||||||||||| ICa)aluEnnN>8T0 W u><解qui sM M -no H乞昼曲壬解111AAC Analysis "ac1: freqName/Vout3.5消除由体效应引起的非线性的方法：将源极和衬底接在一起只能针对PMOS管有效，因为所有的NMOS管使用同一个衬底。
缺点：由于体效应导致的非线性、由于电平移动导致电压余度的消耗以及差的驱动能力源 跟随器最一般的应用是完成电平转移基本差动对优点：高的电源噪声抑制、更大的输出摆幅在差动信号中，中心电位称为“共模电平（CM）”定性分析：当Vin1-Vin2从+8至到变化时当Vin1 - Vin2 = +8时，即Vin1 >> Vin2 , NM1管子导通，NM2管子截止，通过NM1 的电流等于I ，所以Voutl二VDD - RI ；SS 1 SS随着Vin2的增大，不断的接近Vinl时，NM2逐渐导通，会抽取一部分I 电流，由SS于I二I +1 ，所以NM1的电流会减小，Voutl也增大；SS NMl NM 2当Vin1=Vin2时，差分对两边对称，NM1管子导通，NM2管子导通，得到Vout1=Vout 2 = VDD - R I，‘2 ；1 SS随着Vin2继续增大，通过NM2的电流高于通过NM1的电流，使得Vout2 < Voutl ,当Vinl — Vin2 = —g时，即Vinl << Vin2 , NM2管子导通，NM1管子截止，通过NM2的电流等于I ，所以Vout 2二VDD — RI ；SS 2 ssVo Lit 1I R2r=10K ' ' ' r=1SKsegW;2u' ' *segW:2u segL=19,0gEigLFl9,0-3u segmerits:1 segments^ Serieso•_p・■hr^Vout2-+葡連血* fin菇鬲:iIII/Vout20.40.20.00.20.4E0.60.8£0.6 二Nam已Transient ResponseThu Oct 17 09： 16:23 2019 1/Vinl■ /VinZ/Voutl...suit Tran') 0.0 0.(0.Q 2.Q 4.0 6.0 8.Q 10.Q 12.0 14.0 16.0 18.Q 20.Qtime (us)图V -V 与V -V 关系曲线的斜率OUT1 OUT 2 in1 in2差动对的特性：（1） 输出端的最大电平和最小电平时完全确定的（与输入共模电平无关）（2）小信号增益（V - V 与V - V 关系曲线的斜率）,当Vin1=Vin2时达到 OUT1 OUT 2 in1 in2最大值，且随着|V -V 的增大而逐渐减小为零。
ini in 2带隙基准共源共栅电流镜为了抑制沟道长度调制效应的影响，可以使用共源共栅电流源低通滤波器设计RC 低通滤波器网络函数h 佔 RjCc=jc=j其中：厶有频率的量纲如令=-^ 代入公式(1)得到RC 0 RCH (j®)= 173 I (2)1 + (3 3 ) '0幅频特性和相频特性根据公式(2)real11 + (3 3)2'0实部-3/3image = o1 + (331 o虚部H (j3)= J real2 + image 2 =幅度f 3 )相位0(3)=arctan f 叱］I real 丿=-arctan3o丿计算 dB 增益Gain = 20log H (j3) = -20logdB 增益Gain = —20log (1) = 0当3 口 3 时，n( ) # 3 n0 0 (3 ) = — arctan =0coI ICap)cs o aLH LH uiE Ln EI I IC^P) 9SEUd06—H8UEEE —§0.7也 PEmEm *FWAi 少亡 OOAAWA:靛 ptE.VV’ 橹FEAUJMJnoAAHA.: ■-A #>OJE 弓(30Mooz— H rm』寸—hiuekue —(30Mo-oz— H.sbo0tesns^。
