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混合使用硬件描述语言、卡诺图、状态电路设计覆盖了系统级的算法描述直至综合使用各种方法设计微代码式控制电
在使用本节讨论的电路设计方法之前，电路设计者必须对设计指标要求仔细分
电路的输出完全由电路当前的输入信号可以用组合逻辑实现电路，并不意味着有可能对同一个电路既可以用组合逻辑
对于对于对于对于
硬件设计过程的一步变量个数较少时，设计变量个数较多时
实例：二进制比较器
根据真值表就可以直接得到组合逻辑电把真值表中所有乘积项相加，就可以完电路可能非常不经济。
在变量个数不大
对
实例：串
状态转换图直观地给出了状态之间的转状态转换表则采用表格的方式列出了状
状态
状态
状态
状态
状态
状态转换图中离开一个节点的所有支路例：状态。
清华大学微电子学研究所Feb. 25, 2008模拟集成电路分析与设计课程概况z微电子学专业核心课程之一z3学分48学时：每周3学时X16周z目标：培养学生具有初步的模拟集成电路分析能力和设计能力，了解模拟集成电路基本模块的分析方法和设计过程z上课时间：每周一上午第二大节（9：50～12：15）z上课地点：六教6A301z习题课：四次习题课习题课z答疑时间：周三下午2：00～3：30z答疑地点：任课教师办公室答疑地点教材与参考书z教材：Behzad Razavi，“Design of Analog CMOSIntegrated Circuits”, 西安电子科技大学出版社英版中版（英文影印版或者中文版），2001年池保勇,“模拟集成电路分析与设计”,（编写中）z参考书：P R Gray“Analysis and Design of AnalogP.R. Gray, Analysis and Design of AnalogIntegrated Circuits”, Fourth Edition，高等教育出版社英文影印版或者中文版，2001年()P.E. Allen, “CMOS Analog Circuit Design”,Second Edition, 电子工业出版社，2002年,课程内容CMOS电路为主，适当介绍Bipolar电路考核z总原则：学到东西、相对公平总原则学到东西相对公平z平时表现（5％）＋作业（10％）＋课程设计（25％）＋期中考试（开卷，25％）＋期末考试（闭卷，35％）试（闭卷z作业：10次作业，每次1分z课程设计：设计思路和结果、口头报告及文档z期中考试：开卷考试(Lecture 1-7)期中考试(Lecture17)z期末考试：闭卷考试(期中考试后的内容)课程设计z课程设计全差分运算放大器的设计（第十四周前递交中期进展报告、第十六周前完成全部电路设计）z三人为一组，根据项目水平以及各人贡献给分人为组，根据项目水平以及各人贡献给分z时间：课后完成，16周习题课上作口头报告（5分钟）,期末考试后提交完整书面设计报告z提供的资源：SUE安装文件和帮助文档（画电路图）、Hspice安装文件、Hspice完整的帮助文档、Hspice的简单帮助文档（中文）、仿真工艺库文件、库文件使用说明、课程设计说明文件Hspice ToolBox明文件、Hspice ToolBox（与Matlab的接口文件）及部分数据后处理源文件模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础模拟信号与数字信号集成电路与分立电路SUN华硕P5K-E/WIFI-AP主板P5K E/WIFI AP集成电路与分立电路模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础模拟电路分析与设计z电路分析：已知电路拓扑结构和元器件尺寸的基础上应用简单、但足器件尺寸的基础上应用简单但足够精确的元器件模型来分析该电路所具有的各种性能z电路设计：根据一组给定的性能指标设计出满足指标要求的路拓标，设计出满足指标要求的电路拓扑结构并确定各种元器件的尺寸z电路分析是电路设计的前提和基础电路分析可以帮助设计者增强电路知识，了解各种拓扑结构的优势和缺点，为设计者选择合适的电路结构提供参考电路分析是进行电路设计的前提，只有对电路进行了全面的分析，设计者才能明确如何在各种设计指标之间进行权衡，明确如何在各种设计指标之间进行权衡从而确定各元器件的尺寸模拟电路的基本分析方法z基尔霍夫电压定理：任何个电路环路上基尔霍夫电压定理：任何一个电路环路上的各元器件电压降之和等于0模拟电路的基本分析方法（续）z基尔霍夫电流定理：在电路中流进某个节点各支路等点的各支路电流之和等于0模拟电路的基本分析方法（续）z欧姆定理：电阻上的压降等于电流乘以该电阻的阻值欧姆定理电阻上的压降等于电流乘以该电阻的阻值模拟电路的基本分析方法（续）z戴维营诺顿电源等效定理：如果个网络不包含非线性戴维营－诺顿电源等效定理：如果一个网络不包含非线性受控源和非线性元件，则向该网络的输出端口看过去，网络的行为都可以等效为一个电压源和一个阻抗的串联，也可以等效为该阻抗和一个电流源的并联，该阻抗等于向该网络输出端看过去的输出阻抗，电压源等于该端口上的开路电压，而电流源的大小等于该端口的短路电流路电压而电流源的大小等于该端口的短路电流模拟电路的基本分析方法（续）z电路分析基本步骤析本步确定电路的直流工作点确定各元器件的小信号模型及其中的参数值画小信号等效电路（在这一步中，要注意交流与画小信号等效电路（在这步中要注意交流与直流的划分，直流偏置点都是交流地）应用KVL、KCL定理和欧姆定理列电路方程求解方程组得到该电路的分析结果（在这一步中通常要做简化处理）模拟电路的基本分析方法（续）z上述求解过程可能会很复杂，得到的结果可能不能揭示结果能不能揭示电路的本质特征z在课程的学习中，在课程的学习中需要培养对模拟电路的直观分析能力，只有这样，在分析较复杂电路时，才能抓住电路的主要特征，简化分析过程，而且可以更好程而且可以更好的理解电路并用以指导电路的具体设计过程模拟集成电路的设计流程模拟集成电路设计的难点z数字电路：离散信号；模拟电路：连续信号数字电路离散信号模拟电路数字电路速度与功耗；模拟电路速度z数字电路：模拟电路：速度、功耗、增益、精度、线性度、电源电压等z模拟电路对噪声、串绕、其它干扰等更敏感z模拟电路受到元器件二阶效应的影响z EDA工具支持力度不如数字电路z模拟电路的建模与仿真存在困难z现代工艺针对数字电路优化模拟集成电路设计是一门艺术，优秀的模拟电路设计工程师是一个艺术家模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础自然信号处理z声音信号、图像信号、生物信号、地震信号等z特点：动态范围大，带外干扰强数字通信数字信号恢复多级信号处理¾级数与带宽磁盘驱动器头读取制信转化为信号 磁头读取二进制信息，转化为电信号 含有强噪声成分与失真无线收发机z无线接收机微弱信号、强干扰、高频微弱信号强干扰高频z无线发射机输出强信号、高频光纤通信z高速、宽带信号（10－40Gbps）传感器z传感器各种传感器感知外界信号加速度计高速数字设计z微处理器与存储器、高速数字设计时钟分布与重定时互连线延迟、封装寄生、衬底耦合存储器中的灵敏放大器z高速数字设计本质上就是模拟设计分频器/计数器⋅K+=NPS模拟集成电路概要（1）信号分类（2）集成电路与分立电路（3）模拟集成电路分析与设计（4）模拟集成电路在系统中的作用（5）模拟电路中的基本概念（6）放大器基础直流信号z直流信号：不随时间变化的信号电路中任何一个节点的信号如果不随时间变化，均可认为是直流信号直流分析就是确定电路中各节点的直流信号大小的过程，该过程通常也被称为确定电路的直流（或静态）工作点交流信号z交流信号：随时间变化的信号电路中任何个节点的信号如果随时间会发生变化，则该电路中任何一个节点的信号如果随时间会发生变化，则该信号中必定包含有交流信号成分交流分析是用不同频率的正弦型信号（平均值为0）激励电路，确定电路中各节点对不同频率激励信号所发生的响应的过程由于任何一个交流信号均可等效为不同幅度、不同频率正弦型信号的加权求和，因此模拟电路中通常说的交流信号指的就是平均值为0的正弦型信号一旦采用交流分析方法确定了电路对不同频率正弦型信号的响应，采用叠加定理就可以确定该电路对不同波形信号的响应电路节点信号分析z电路中任何个节点的信号等于该节点的电路中任何一个节点的信号等于该节点的直流信号与该节点的交流信号之和z先采用直流分析方法确定电路中各节点的直流信号（直流工作点），在这一步中假设所有的交流激励信号源均等于0z再采用交流分析方法来得到电路中各节点的交流信号，在这一步中假设所有的直流将两次分析的结果加激励信号源均等于0，将两次分析的结果加在一起，就是该节点的总信号小信号分析z小信号分析：当各节点的交流信号幅度足够小，对电路直流工作点的扰动影响近似可以忽略时可以采用的一种分析方法z大信号分析：当各节点的交流信号幅度很大，对电路直流工作点的扰动影响不可忽略时要采用的分析方法a是一个只与电路的静态工作点相关的参数，它是电路传输曲线在静态工作点Q处的斜率静斜率知道了电路的静态工作点信息，就可以确定a的大小在静态工作点周围，电路的输出信号与输入信号之间的关系就由a唯一确定，这样给电路分析和设计带来很大方便小信号分析与大信号分析z小信号分析是一种线性化的分析方法它把电路的传输特性在静态工作点进行线性化，并用来描述电路在静它把电路的传输特性在静态工作点进行线性化并用来描述电路在静态工作点一定范围内的行为，在这一小段范围内，输出信号与输入信号之间成线性关系该线性化范围的大小与对电路线性度的要求有关。
第三章 单管放大器的分析与设计本章首先以电阻作负载的共源放大器为例，讨论了对电路进行大信号分析与低频小信号分析的方法，说明了大信号分析与小信号分析的区别与联系，并详细介绍了频率响应的近似分析方法和噪声分析方法；在以上介绍的基础上，详细讨论了基于G m /I D 设计流程的共源放大器的设计流程，该设计流程能指导设计工程师快速地进行初始设计，对模拟电路的设计具有很重要的指导意义；然后我们讨论了其它的单管放大器结构，包括有源负载共源放大器、源简并共源放大器、共栅放大器和源极跟随器，重点讨论了每种单管放大器的基本特性（包括大信号特性、小信号特性或频率特性）。
通过本章的介绍，读者可以掌握基本的模拟电路分析方法，能够对简单电路的大信号特性、小信号特性、频率特性和噪声特性进行分析，并了解各种单管放大器的基本特点。
本章所介绍的G m /I D 设计流程是一种较好的模拟集成电路设计流程，通过本章的介绍，读者可以基本了解基于G m /I D 流程的设计方法，可以进行简单的单管放大器集成电路的设计。
3.1 电阻做负载的共源放大器图3-1给出了一个电阻作负载的共源放大器的电路图。
输入电压信号V i 输入到MOS 管的栅极，经MOS 管转化为漏端的电流信号I d ，该电流流过负载电阻R D 后在电阻上产生一个压降，输出电压信号从MOS 管的漏端取出，其值为：o DD d D V =V -I R (3.1)当输入电压信号V i 变化时，I d 跟着变化，导致输出电压V o 发生变化，完成放大功能。
下面我们来分析这个简单电路的大信号特性和小信号特性。
图 3-1电阻作负载的共源放大器的电路图 3.1.1共源放大器的大信号分析图3-1所示的电阻作负载的共源放大器，它的大信号转移曲线（即输出电压与输入电压的关系曲线）如图3-2所示。
输入电压V i 从零开始增加，只要输入电压V i 小于晶体管的阈值电自编教材试行本勿扩散压V t ，MOS 管就工作于截止区，流过晶体管漏端的电流为0，输出电压V o 等于电源电压V DD ，即i t o DD V V V V <⇒= (3.2)图3-2 共源放大器的大信号转移曲线当输入电压V i 增加到大于MOS 管的阈值电压V t 时，MOS 管开始导通，有电流流过负载电阻R D ，导致输出电压V o 开始下降。
发信人: Pretest (我是匿名天使), 信区: Pretest标题: 模拟集成电路分析与设计_池保勇_20060105发信站: 自由空间 (Thu Jan 5 22:33:45 2006), 站内池老师还是很厚道的，把讲义好好看看，作业弄熟了就没什么问题了。
一、简答题（8选5，40'）1、二端口网络如何用噪声源等效，噪声源的求法2、什么是telescopic和（折叠型？）cascode电路，描述性能特点3、画出电流镜负载差分对大信号特性，可以分为哪几个区域，每个区域管子工作状态4、什么是相位裕度，PSRR，CMCC，还有一个忘了。
5、运放设计为什么需要相位补偿？相位补偿的方法？6、全差分运放中，共模反馈环路的工作原理7、开关电容电路中，MOS管作开关存在哪些非理想效应？怎样消除或减少8、比较器性能的主要参数，分别简述含义二、讲义上那个用两套电流镜的迟滞比较器，解释工作原理，求正负转换点三、开关电容电路四、全差分运放，求adm，acm，acmc五、两级运放，第一级为双端到单端转换的放大器，不过负载不是有源电流镜（需要自己分析不能套公式）。
第二级为共源放大，有密勒补偿电容。
求放大倍数，主极点，然后给出单位增益带宽，求相位裕度。
发信人: sleepyboy (想学钢琴), 信区: Pretest标题: 2005-模拟集成电路分析与设计(池保勇)发信站: 自由空间 (Tue Jan 11 17:19:32 2005), 站内一、问答(7选5)1.折叠型cascode放大器的基本原理2.全差分运放中，共模反馈环路的工作原理3.名词解释：噪声带宽，功率谱密度4.什么是再生式比较器，原理？5.比较器性能的主要参数，分别简述含义6.全差分功放，其优缺点7.开关电容电路中，MOS管作开关存在哪些非理想效应？怎样消除或减少。
二、给出一个放大器电路，求静态工作点，等效噪声系数三、迟滞性比较器，求正、负向转换点，画电压输入输出曲线四、2相非重叠时钟开关电容电路，和课件上的例题基本一样五、全差分运放，求低频下的共、差模增益2小时的考试时间延了半个小时（比期中延得少多了。
模拟集成电路中的基本元器件提要z MOS管概述、基本工作原理、大信号特性、管概本作大信特性电容特性小信号等效模型非想效应电容特性、小信号等效模型、非理想效应、描述MOS管性能的电路参数z双极晶体管的大信号特性、小信号等效模双极晶体管的大信号特性小信号等效模型z集成电阻器z集成电容器MOS 管概述、基本工作原理、大信号特性电容特性小信号等效模型z B.Razavi,“Design of Analog CMOS 性、电容特性、小信号等效模型,g g Integrated Circuits”,§2.1、§2.2、§2.4MOS管概述耗尽型器件NMOS：B接V SSPMOS：B接V DDMOS管概述MOS管的基本工作原理MOS管的基本工作原理（续）MOS管的基本工作原理（续）MOS管的基本工作原理（续）MOS管的大信号特性MOS管的电容效应CWLMOS管的电容效应MOS管的常用小信号模型（饱和区）MOS管的完整小信号模型MOS管的非理想效应y,y gz P.R.Gray,“Analysis and Design of Analog Integrated Circuits”,§1.7、§1.8v E c≈MOS 管的电压限制z pn 结击穿：漏－衬底pn 结由于雪崩效应而击穿，非破坏性z 源漏穿通：源漏极的耗尽区相连，电流逐渐增加，非破坏性z 热载流子：由于水平或垂直电场的作用，热载流子获得足够的速度注入氧化层增加栅电流改变阈获得足够的速度注入氧化层，增加栅电流，改变阈值电压，破坏性氧化层击穿z 氧化层击穿：垂直场，破坏性，ESD 保护cm V cm V /107~/10666××描述OS管性能的电路参数MOS结果说明MOS 晶体管的特征频率11()i gs gd v i C C s=+m T g C ω=1m g =v g i ≈C +2T f C C π+()()()j j i j C C j βωωωω===+i gs gd特征频率仿真结果说明道2z 长沟道、饱和区：m o ov g r V λ=结果说明描述MOS管性能的电路参数提要z MOS管概述、基本工作原理、大信号特性、管概本作大信特性电容特性小信号等效模型非想效应电容特性、小信号等效模型、非理想效应、描述MOS管性能的电路参数z双极晶体管的大信号特性、小信号等效模型双极晶体管的大信号特性小信号等效模型z集成电阻器z集成电容器P.R. Gray, “Analysis andDesign of Analog IntegratedD i f A l I t t dCircuits”, §1.3、§1.4双极晶体管概述βnpn 管的Early 效应I CEC C V I ∂/npn 管在饱和区的大信号模型=)(on BE BE V V )3.0~05.0(~)(V V V V V V V sat CE BC BE BE CB CE =−=+=V BE双极晶体管的寄生效应集成pnp管z水平pnp管：电流增益低，电流增益随集电极电流的升而很快下降处电流能力弱电流的上升而很快下降，处理电流能力弱集成pnp管z衬底pnp管：仅限于源跟随器配置，集电极寄生电阻大')1()('2DS t GS D k V V V W k I λ=+−=22LBJT与MOS管的异同：小信号模型rπ→∞器件模型的选择z手工分析和设计的目的：直观理解电路特性，设计过手工分析和设计的目的直观理解电路特性设计过程的初始化z总原则：在保证分析结果抓住电路主要特性的前提下，器件模型越简单越好，允许手工分析结果具有10-20%的偏差z静态工作点分析（一般情况下）初始分析可以忽略沟道长度调制效应和衬偏调制效应（Early效应），了解基本特性后再考虑这些二阶效应的影响E l效应）z小信号分析（一般情况下））除非晶体管漏端（集电极）所接阻抗足够高（>100kΩ），初始分析可以忽略晶体管输出阻抗ro。
清华模电课件清华模电课件清华大学是中国乃至世界上最著名的高等学府之一，以其严谨的学术态度和优秀的教学质量而闻名。
在清华大学的电子工程系中，有一门非常重要的课程，那就是模拟电子技术课程，简称模电。
模电课程是电子工程专业的基础课程之一，它为学生提供了深入了解和掌握模拟电子技术的机会。
而清华大学的模电课件则是学生学习的重要工具之一。
模电课程的内容非常广泛，涉及到模拟电路的基本原理、电路元件的特性、放大电路、滤波电路、振荡电路等等。
学生通过学习模电课程，可以了解到电子器件的工作原理和特性，掌握设计和分析模拟电路的方法和技巧。
而清华大学的模电课件则是帮助学生更好地理解和掌握这些知识的重要辅助工具。
清华大学的模电课件以其内容的丰富性和教学的全面性而受到了广大学生的好评。
课件中详细介绍了每个知识点的基本概念、原理和应用，配以丰富的图表和实例，使学生能够更加直观地理解和掌握模电知识。
课件还提供了大量的习题和实践案例，帮助学生巩固和应用所学的知识。
通过模电课件的学习，学生可以更好地理解和掌握模电知识，提高自己的分析和解决问题的能力。
除了丰富的内容和全面的教学，清华大学的模电课件还具有一定的深度和创新性。
课件不仅介绍了基本的模电知识，还涉及到一些前沿的研究成果和应用案例。
学生可以通过模电课件了解到一些最新的模电技术和发展趋势，培养自己的创新思维和研究能力。
模电课件还提供了一些实际电路的设计和调试案例，让学生能够将所学的理论知识应用到实际中去，提高自己的工程实践能力。
清华大学的模电课件不仅仅是一本教材，更是一本知识宝库。
学生可以通过课件了解到模电领域的最新研究成果和应用案例，拓宽自己的知识面和视野。
课件还提供了一些经典的模电电路和设计方法，让学生能够深入理解和掌握模电知识。
通过模电课件的学习，学生可以培养自己的分析和解决问题的能力，提高自己的工程实践能力。
总之，清华大学的模电课件是学生学习模拟电子技术的重要工具。
课件内容丰富、全面，既涵盖了基本的模电知识，又包含了一些前沿的研究成果和应用案例。
第三章 单管放大器的分析与设计3.4 电阻作负载共源放大器的设计：基于g m /I D 的设计流程前面我们介绍了电阻作负载共源放大器的大信号特性、低频小信号特性、频率响应特性以及噪声特性，本节将以前面各节分析的结果为基础，介绍电阻作负载共源放大器的设计方法。
每一个工程师基于不同的思路会提出不同的设计方法，因此每一个电路的设计方法是多种多样的。
我们这里介绍的是一种基于跨导效率g m /I D 的设计流程和设计方法。
由于这种设计流程和设计方法利用了晶体管的Hspice 仿真结果，从而减小了设计的迭代次数，并且从前一次迭代中很容易发现电路性能出现偏差的原因，为下一次迭代指明方向，因此这种设计流程和设计方法在模拟电路中得到广泛应用。
下面我们以电阻作负载共源放大器的设计为例来介绍基于g m /I D 的设计流程和设计方法。
图3-54给出了一电阻R L 作负载的共源放大器，这里假设信号源是理想的，内阻为0，该放大器驱动一个容性负载C L 。
下面我们先来分析这个简单放大器与设计有关的一些性能参量，然后以一个例子来讨论该放大器的设计问题。
图3-54 电阻作负载的共源放大器（驱动容性负载）该放大器的低频小信号增益为（这里假设晶体管的本征增益g m r o 远高于放大器的低频小信号增益）v m a =-g R L (3-108)由于信号源是理想的，因此晶体管栅极不会给该放大器的传输函数引入极点1，输出节点所引入的极点成为主极点。
若忽略晶体管的C db 和C gd 的影响，则该放大器的-3dB 带宽为31dB L LR C ω−=(3-109) 该放大器在输出端所产生的噪声功率谱密度为：2,(1)o tot m L L LkT kT v g R C C γα=+=⋅ (3-110) 类似于RC 网络，该放大器的输出噪声功率谱密度由负载端电容决定，α为该放大器的噪声放大器因子，它与放大器的增益有关，反应了放大器中MOS 晶体管的噪声贡献大小。
集成电路工程-清华大学微纳电子学系集成电路工程领域（全日制工程硕士专业学位研究生）一、培养目标和要求集成电路工程领域培养集成电路设计与应用高级工程技术人才和集成电路制造、测试、封装、材料与设备的高级工程技术人才。
集成电路工程领域的工程硕士要求具备本领域扎实的基础理论和宽广的专业知识以及管理知识，较为熟练地掌握一门外国语，掌握解决集成电路工程问题的先进技术方法和现代技术手段，具有创新意识和独立承担解决工程技术或工程管理等方面实际问题的能力。
二、培养方式及学习年限工程硕士生根据培养方式不同分为两大类：1.参加全国硕士研究生统一考试，按照清华大学分数线由清华大学研究生院统一录取的“全日制”工程硕士生；或从应届本科毕业生中，按照清华大学免试推荐录取原则，经免试推荐择优录取的“全日制”工程硕士生。
学习年限一般为2～3年，论文工作时间从开题报告之日起至完成学位论文申请答辩之日止一般不少于一年。
2.来源于企事业单位的委托、定向培养类不离岗工程硕士生，或不脱产攻读工程硕士学位的研究生，或来源于应届本科毕业生，经参加全国工程硕士研究生入学考试，并通过清华大学复试，由清华大学研究生院统一录取。
课程学习时间一般为一年到一年半，学习年限最长不超过5 年。
论文工作时间（从选题报告通过之日起至论文送评阅前止）一般不少于一年半。
三、适用领域集成电路工程领域。
四、学分要求攻读工程硕士专业学位的研究生，需获得学位要求学分不少于32，其中考试学分不少于22。
具体如下：1、必修课程不少于23学分2、选修课程不少于6学分3、必修环节3学分五、课程设置（一）必修课程（不少于23学分，其中考试学分不少于20学分）1、自然辩证法概论（60680021）1学分（考试）2、外国语（60648003） 3 学分（考试）（专业外语不再单列，将融入基础外语中的科技外语阅读部分）3、文献检索与论文写作（82558001）1学分（考查）4、学科前沿讲座（69998012）2学分（考查）5、基础理论课（不少于4学分）z随机过程（60230014） 4 学分（考试）z工程硕士数学（60428004） 4 学分（考试）z运筹学（60428084） 4 学分（考试）经导师同意的工学硕士生培养方案中列出的其他数学课程。
清华⼤学数字集成电路作业三2011-2012《数字VLSI》第三次课程作业1）下图为⼀个两输⼊的或⾮门，晶体管的尺⼨如图所⽰，kn’=2kp’ 。
表中为考虑静态时的情形，请将噪声容限按最⼩⾄最⼤排列。
噪声容限最⼩的情形标为1，如噪声容限相同时可⽤同样的数字标注（请标注在表格右边的空列中。
）图12) A two-stage buffer is used to drive a metal wire of 1 cm. The first inverter is of minimum size with an input capacitanceCi=10 fF and an internal propagation delay tp0=50 ps and load dependent delay of 5ps/fF. The width of the metal wire is 3.6µm. The sheet resistance of the metal is 0.08 Ω/□, the capacitance value is 0.03 fF/µm2 and the fringing field ca pacitance is0.04fF/µm.a. What is the propagation delay of the metal wire?b. Compute the optimal size of the second inverter. What is the minimum delay through the buffer?c. If the input to the first inverter has 25% chance of making a 0-to-1 transition, and the whole chip is running at 20MHz with a2.5V supply voltage, then what’s the power consumed by the metal wire?3) To connect a processor to an external memory an off -chip connection is necessary. The copper wire on the board is 15 cm long and acts as a transmission line with a characteristic impedance of 100Ω.(See Figure 2). The memory input pins present a veryhigh impedance which can be considered infinite. The bus driver is a CMOS inverter consisting of very large devices:(50/0.25) for the NMOS and (150/0.25) for the PMOS, where all sizes are in µm. The m inimum size device, (0.25/0.25) for NMOS and(0.75/0.25) for PMOS, has the on resistance 35 kΩ.a. Determine the time it takes for a change in the signal to propagate from source to destination (time of flight). The wire inductance per unit length equals 75*10-8 H/m.b. Determine how long it will take the output signal to stay within 10% of its final value. You can model the driver as a voltage source with the driving device acting as a series resistance. Assume a supply and step voltage of 2.5V. Hint: draw the lattice diagram for the transmission line.c. Resize the dimensions of the driver to minimize the total delay.Figure 2. The driver, the connecting copper wire and the memory block being accessed.。
两级OTA的分析方法1. 应用在电容反馈中的两级OTAf需要分析的问题:a大信号分析:静态工作点、输出摆幅;b小信号分析:环路增益的频率响应特性(低频环路增益、相位裕度与单位增益带宽、反馈环路的稳定性问题及频率补偿、闭环增益及闭环-3dB带宽、噪声特性;2. 涉及的关键知识点:2.1 大信号分析:M9/M0/M7/M8构成电流镜关系,各支路电流为:2M BI I=、78M M BI I kI==、1234012M M M M M BI I I I I I=====输出摆幅:将Vip、Vim设为输入共模电平VIC,设这时的输出共模电平为VOC(即输出的静态工作点,通常由后面将介绍的共模反馈环路来设定,求使得输出某一支路上各晶体管均处于饱和区时输出电压的最大值和最小值,则单端摆幅为omax ominSW=2min(V-V,V-VOC OC差分摆幅为:omax oc oc pminSW=4min(V-V,V-V对于第一级的输出:1max3,42||(mo f DD ovpD ovgV V VI V=−=1min 1,21,201,2o f IC GS ov IC ov GS V V V V V V V =−+≥+对于第二级的输出:2max ||o f DD ovp V V V =−、2min o f ovn V V =2.2 小信号分析:小信号分析需要利用差模半电路,除去电路中的偏置电路,然后寻找电路中的对称轴,对称轴上的节点均为虚地点,取其中的一半电路进行分析C fM1M2M3M4M5 M6M7M8M0M10M9差模半电路为:od 2v cC将每一级均转化为带有内阻的受控电流源结构:od 2v f其中,11,213,41,225,65,672,8,,||,||m m o o o o o o m m G g R r r R r G g r ==== '1,215,61458,,x gg gg junction L L junction C C C C C C C C −−==+=+ 2.2.1 环路增益利用Return Ratio 分析办法,频率补偿之前(即Cc 不存在时的环路增益为:112212((1/(1/m o m o G R G R T s s p s p β=−−其中,ff s xC C C C β=++、1111o p R C =−、2221o p R C =−。
