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半导体集成电路部分习题答案(朱正涌)第1章 集成电路的基本制造工艺1.6 一般TTL 集成电路与集成运算放大器电路在选择外延层电阻率上有何区别?为什么?答：集成运算放大器电路的外延层电阻率比一般TTL 集成电路的外延层电阻率高。
第2章 集成电路中的晶体管及其寄生效应 复 习 思 考 题2.2 利用截锥体电阻公式，计算TTL “与非”门输出管的CS r ，其图形如图题2.2所示。
提示：先求截锥体的高度up BL epi mc jc epi T x x T T -----=- 然后利用公式： ba ab WL Tr c -•=/ln 1ρ ， 212••=--BL C E BL S C W L R rba ab WLTr c -•=/ln 3ρ 321C C C CS r r r r ++=注意：在计算W 、L 时, 应考虑横向扩散。
2.3 伴随一个横向PNP 器件产生两个寄生的PNP 晶体管，试问当横向PNP 器件在4种可能的偏置情况下，哪一种偏置会使得寄生晶体管的影响最大? 答：当横向PNP 管处于饱和状态时，会使得寄生晶体管的影响最大。
2.8 试设计一个单基极、单发射极和单集电极的输出晶体管，要求其在20mA 的电流负载下，OL V ≤0.4V ，请在坐标纸上放大500倍画出其版图。
给出设计条件如下：答： 解题思路⑴由0I 、α求有效发射区周长Eeff L ； ⑵由设计条件画图①先画发射区引线孔；②由孔四边各距A D 画出发射区扩散孔； ③由A D 先画出基区扩散孔的三边； ④由B E D -画出基区引线孔； ⑤由A D 画出基区扩散孔的另一边； ⑥由A D 先画出外延岛的三边； ⑦由C B D -画出集电极接触孔； ⑧由A D 画出外延岛的另一边； ⑨由I d 画出隔离槽的四周；⑩验证所画晶体管的CS r 是否满足V V OL 4.0≤的条件，若不满足，则要对所作的图进行修正，直至满足V V OL 4.0≤的条件。
欢迎阅读模拟电子技术基础试题汇总一.选择题1．当温度升高时，二极管反向饱和电流将()。
A 增大B 减小C 不变D 等于零2.某三极管各电极对地电位如图所示，由此可判断该三极管()A.处于放大区域B.处于饱和区域C.处于截止区域D.已损坏3.某放大电路图所示.设V CC >>V BE,L CEO ≈0，则在静态时该三极管处于()A.放大区B.饱和区C.截止区D.区域不定S1S2模输入电压△υid 为()A.10mVB.20mVC.70mVD.140mV12.为了使高内阻信号源与低阻负载能很好地配合，可以在信号源与低阻负载间接入()。
A.共射电路B.共基电路C.共集电路D.共集-共基串联电路13.在考虑放大电路的频率失真时，若i υ为正弦波，则o υ()A.有可能产生相位失真B.有可能产生幅度失真和相位失真C.一定会产生非线性失真D.不会产生线性失真14.工作在电压比较器中的运放与工作在运算电路中的运放的主要区别是，前者的运放通常工作在()。
A.开环或正反馈状态B.深度负反馈状态C.放大状态D.线性工作状态15.多级负反馈放大电路在()情况下容易引起自激。
A.回路增益F A 大B 反馈系数太小o V 为()。
A.125mVB.1000mVC.250mVD.500mV22.对于图所示的复合管，假设1CEO I 和2CEO I 分别表示T 1.T 2单管工作时的穿透电流，则复合管的穿透电流CEO I 为()。
A.2CEO CEO I I =B.21CEO CEO CEO I I I +=C.1CEO CEO I I =D.21)1(CEO CEO CEO I I I ++=β23.某仪表放大电路，要求R i 大，输出电流稳定，应选()。
A.电流串联负反馈B.电压并联负反馈C.电流并联负反馈D.电压串联负反馈24.多级放大电路与组成它的任何一个单级放大电路相比，通频带()。
(A)变宽 (B)变窄(C)不变(D)与单级放大电路无关25.电流源电路的特点是输出电流恒定，交流等效电阻()。
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。
模拟集成电路基本原理与分类总结模拟集成电路（Analog Integrated Circuit）是指能够处理连续变化的电信号的集成电路。
相较于数字集成电路，模拟集成电路更适用于具有连续性变化的信号处理与传输，如声音、光学信号等。
本文将对模拟集成电路的基本原理与分类进行总结。
一、基本原理模拟集成电路的基本原理涵盖了放大器、滤波器、电源稳压器等关键概念。
下面将逐一介绍。
1. 放大器放大器是模拟集成电路中最基本的元件之一，其作用是将输入信号的幅度放大到所需的程度。
根据放大器的工作方式，可以将其分为直流耦合放大器、交流耦合放大器和隔离式放大器等。
2. 滤波器滤波器用于选择性地传递或抑制特定频率的信号。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
滤波器的设计和应用对于模拟电子系统来说至关重要。
3. 电源稳压器电源稳压器用于稳定电源电压，确保模拟集成电路能够在恒定的电压条件下正常工作。
线性稳压器和开关稳压器是两种常见的电源稳压器。
二、分类总结模拟集成电路根据功能和结构的不同可以分为若干类别。
下面将对几种常见的模拟集成电路进行简要介绍。
1. 运算放大器（Operational Amplifier，Op-Amp）运算放大器是模拟集成电路中最基本、最常用的一种类型。
它具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
运算放大器常用于放大、滤波、积分、微分等信号处理电路中。
2. 数模转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）数模转换器将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
ADC广泛应用于各种数字通信、音视频处理、传感器等领域。
3. 模数转换器（Digital-to-Analog Converter，DAC）模数转换器用于将数字信号转换为模拟信号。
DAC在音频处理、通信系统等领域发挥着重要作用。
4. 时钟与定时器电路时钟与定时器电路用于产生各种精确的时序信号。
例如，计时器、闹钟、频率合成器等。
模拟集成运放电路是电子电路领域中常见的一种电路结构，它具有放大、滤波、求和、积分等多种功能。
由于其结构简单、性能稳定等特点，被广泛应用于放大器、滤波器、反馈控制系统等领域。
模拟集成运放电路的基本组成包括四个关键部分，分别是电路的输入端、输出端、反馈回路和直流供电端，下面将详细介绍每个部分的组成及其功能。
一、输入端1. 输入端包括正输入端和负输入端，它们分别对应模拟集成运放电路的两个输入信号。
正输入端通常用符号“In+”表示，负输入端通常用符号“In-”表示。
2. 输入端的基本作用是接收外部输入信号，并将其转换成电压或电流信号，输入端通常由高阻抗电路构成，以减少对外部信号源的影响。
3. 在一些特殊的应用场合，输入端还会加入偏置电压以调节运放的工作状态，以满足不同的电路需求。
二、输出端1. 输出端通常是模拟集成运放电路的最终输出端，通常用符号“Out”表示。
2. 输出端的基本作用是将输入端的信号经过放大和处理后输出到外部电路中，输出端通常有较低的输出阻抗和较高的输出功率。
3. 输出端的特点是能够提供稳定的输出信号，同时还能够适应外部负载的变化，保证输出信号的稳定性和可靠性。
三、反馈回路1. 反馈回路是模拟集成运放电路中最复杂的部分之一，它通常由正反馈回路和负反馈回路组成。
2. 正反馈回路会使运放产生振荡或非线性失真，因此一般不采用。
3. 负反馈回路是模拟集成运放电路中最常用的一种反馈方式，它能够提高运放的性能指标，如增益稳定性、频率响应等。
4. 反馈回路的基本作用是将输出信号引入到输入端，形成一个闭合反馈回路，以达到改变运放工作状态的目的。
四、直流供电端1. 直流供电端是模拟集成运放电路能够正常工作的基础，它通常由正极电源和负极电源组成。
2. 直流供电端的基本作用是为模拟集成运放电路提供稳定的电源电压，保证电路正常工作。
3. 直流供电端还需要具备一定的电流输出能力，以满足运放电路在不同工作状态下的电流需求。
第一章绪论1.在时间上和数值上均是连续的信号称为模拟信号；（只有高低电平的矩形脉冲信号为数字信号）在时间上和数值上均是离散的信号称为数字信号；处理模拟信号的电路称为模拟电路，处理数字信号的电路称为数字电路。
2.信号通过放大电路放大后，输出信号中增加的能量来自工作电源。
3.电子电路中正、负电压的参考电位点称为电路中的“地”，用符号“⊥”表示，它也是电路输入与输出信号的共同端点。
4.根据输入信号的不同形式和对输出信号形式的不同要求,通常将放大电路分为电压放大电路、电流放大电路、互阻放大电路和互导放大电路四种类型。
5.放大的特征是功率的放大，表现为输出电压大于输入电压,或者输出电流大于输入电流，或者二者兼而有之。
6.输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真等几项主要的性能指标是衡量放大电路品质优劣的标准，也是设计放大电路的依据。
7.放大倍数A：输出变化量幅值与输入变化量幅值之比，用以衡量电路的放大能力。
8.输入电阻R i：从输入端看进去的等效电阻，反映放大电路从信号源索取电流的大小。
9.输出电阻R o：从输出端看进去的等效输出信号源的内阻，说明放大电路的带负载能力。
第二章运算放大器1.运算放大器有两个输入端,即同相输入端和反相输入端，一个输出端。
2.运算放大器有线性和非线性两个工作区域。
要使运放稳定地工作在线性区,必须引入深度负反馈。
3.理想运放两输入端间电压V P-V N≈0，如同两输入端近似短路，这种现象称为“虚短”。
4.理想运放流入同相端和流出反相端的电流基本为零,即“虚断”。
5.理想运放的输入电阻趋近于无穷，输出电阻趋近于零。
6.同相放大电路的闭环电压增益为正，且大于等于1。
7.若反相放大电路的反相输入端输入信号,同相输入端接地，则反相输入端呈现虚地。
第三章二极管及其基本电路1.本征半导体：纯净的不带任何杂质的半导体，它的自由电子和空穴的数目相等，对外不显电性。
2.P型半导体：是指在本征半导体中掺入三价元素如硼，形成的主要靠空穴导电的半导体。
模拟电路的常用元器件和基本电路以模拟电路的常用元器件和基本电路为标题，我们先来了解一下什么是模拟电路。
模拟电路是指用连续变化的电压和电流来表示和处理信息的电路，它与数字电路相对应。
在现实世界中，很多信号都是连续变化的，比如声音、光线等，这些信号需要经过模拟电路进行处理和传输。
在模拟电路中，常用的元器件有电阻、电容和电感。
电阻是模拟电路中最基本的元器件之一，它可以限制电流的流动。
电容是用来存储电荷的元器件，它可以在电路中起到滤波、分离信号等作用。
电感是由线圈组成的元器件，它可以储存和释放电磁能量。
除了这些基本的元器件之外，还有一些常用的集成电路，比如运算放大器、比较器、滤波器等。
运算放大器是一种用来放大电压信号的集成电路，它可以将输入信号放大到所需的幅度。
比较器是一种用来比较两个电压信号大小的集成电路，它常用于电压比较、开关控制等应用。
滤波器是一种用来滤除或增强某一频率信号的集成电路，它可以在电路中起到滤波和改变信号频率响应的作用。
在模拟电路中，常见的基本电路有放大电路、滤波电路和调节电路等。
放大电路是一种将输入信号放大的电路，常用的放大电路有共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路等。
滤波电路是一种将特定频率的信号滤除或增强的电路，常用的滤波电路有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
调节电路是一种用来调节电压或电流的电路，常用的调节电路有稳压电路和稳流电路等。
除了这些基本的元器件和电路之外，还有一些其他的常用元器件和电路，比如振荡器、时钟电路、多谐振荡器等。
振荡器是一种能够产生连续周期信号的电路，它可以用于时钟信号的生成、频率标准的校准等应用。
时钟电路是一种用来产生稳定的时钟信号的电路，它常用于数字系统中的同步操作。
多谐振荡器是一种能够产生多个频率信号的电路，它常用于音频信号的合成和调制。
模拟电路中常用的元器件有电阻、电容和电感，常用的基本电路有放大电路、滤波电路和调节电路等。
此外，还有一些其他的常用元器件和电路，比如振荡器、时钟电路、多谐振荡器等。
（2）并联负反馈使输入电阻减少由于基本放大电路与反馈电路在输入回路中并联，如图所示，由于，在相同的V i作用下，因I f的存在而使I i增加，因此，并联负反馈使输入电阻R if=V i/I i减小。
所以，并联负反馈使输入电阻减小倍。
●负反馈对放大电路输出电阻的影响◆电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈取样于输出电压，又能维持输出电压稳定，即是说，输入信号一定时，电压负反馈的输出趋于一恒压源，其输出电阻很小。
有电压负反馈时的闭环输出电阻为无反馈时开环输出电阻的1/(1+ )①。
反馈愈深，R of愈小。
◆电流负反馈使输出电阻增加电流反馈取样于输出电流，能维持输出电流稳定，就是说，输入信号一定时，电流负反馈的输出趋于一恒流源，其输出电阻很大。
有电流负反馈时的闭环输出电阻为无反馈时开环输出电阻的1/(1+ )倍。
反馈愈深，R of愈大11.2.5 深度负反馈放大电路近似计算的一般方法● 近似计算的根据 根据和的定义 ，在 中，若 ， 则 即 所以有此式表明，当 时，反馈信号 与输入信号 相差甚微，净输入信号 甚小，因而有对于串联负反馈有 （虚短）， ；对于并联负反馈有 、， （虚断）。
利用“虚短”、“虚断”的概念可以以快速方便地估算出负反馈放大电路的闭环增益 或闭环电压增益。
● 近似计算的方法1．判别反馈类型，正确识别并画出反馈网络。
注意电压取样时不要把直接并在输出口的电阻计入反馈网络；电流求和时不要把并在输入口的电阻计入反馈网络。
2．在反馈网络输入口标出反馈信号：电压求和为开路电压fv ，电流求和时为短路电流fi ，再由反馈网络求出反馈系数F 。
要注意标fv 时在反馈网络入口标上正下负；标fi 时必须在反馈网络入口以上端流入为参考方向。
3．求闭环增益 ，注意不同的反馈类型fA 的量纲不同。
4．由fA 求闭环源电压增益vsfA 。
电压取样电压求和时：s f vsf v v A A 0==电压取样电流求和时：00f vsf s s s sA v vA v i R R ===电流取样电压求和时：00L vsf f Ls sv i R A A R v v ''⋅'===电流取样电流求和时：00f L L vsfs s s sA R v i R A v i R R '''⋅===⋅其中：0i '是输出管的管端输出电流，即取样电流。
