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北大微电子：模拟集成电路原理AIC复习提纲AIC复习提纲（第32讲）第讲北大微电子：模拟集成电路原理第二章器件模型第章件模•MOSFET的I-V特性饱和区电流公式–饱和区电流公式–线性区电流公式–沟道长度调制效应•MOSFET的小信号模型MOSFET的小信号模型–低频小信号模型：图2.36的表达式•gm、ro的表达式–完整小信号模型：图2.38北大微电子：模拟集成电路原理MOSFET的I-V特性的特性()thGSoxDVVLWCI−=μ212饱和区：()()()DSthGSoxDVVVLWCIL+−=λμ12122沟长调制：()()()DSDSthGSoxDDSthGSoxDVVVVWCIL⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−=μμ122线性区：()()DSDSthGSoxDVVVWCIL−=⎥⎦⎢⎣μμ2深线性区：线性区：()DSthGSoxDRVVVLCI=−=μ1线性电阻：深线性区：()thGSoxonVVLWCR−=μ线性电阻：北大微电子：模拟集成电路原理几个常用的表达式几个常用的表式()VVLWCIthGSoxD212−=μ饱和区：()WIWVVVLthGSdsatthGSoxD22−=LWCIVIVLWCgoxDdsatDdsatoxm122===μμWIrDo1=λILWCVrgoxdom212×=×=μλλLIVDdsat1∝×λλλL北大微电子：模拟集成电路原理MOSFET小信号模型（1）小信号模•V=0时的低频小信号模型•VBS=0时的低频小信号模型•用于计算输出电阻、低频小信号增益北大微电子：模拟集成电路原理MOSFET小信号模型（2）小信号模•考虑衬偏效应时的低频小信号模型•用于计算输出电阻低频小信号增益•用于计算输出电阻、低频小信号增益北大微电子：模拟集成电路原理完整的MOSFET小信号模型完的小信号模•用于计算各节点的时间常数•找出极点•找出极点北大微电子：模拟集成电路原理第三章单级放大器第章单级放大•共源级共漏级•共漏级•共栅级共栅•共源共栅级北大微电子：模拟集成电路原理共源级共源级•电阻负载电流源负载•电流源负载•二极管接法的MOSFET负载极管接负载•源级负反馈北大微电子：模拟集成电路原理共源MOSFET共源VVV==VoutoutingsIVRVVVin====|01outoutinoutVIVIin==时，0QooutooutirRr=∴单管增益omoutrgV−=单管增益omingV北大微电子：模拟集成电路原理二极管接法的MOSFET极管接法的gRout11+=rgom1+)r(ggomm11≈北大微电子：模拟集成电路原理带电阻负载的共源级带负载的共源级RRRDup=RdownRuprRRRRrRoDdownupoutodown===)||(||rRgRgVVoDmoutmioutp−=−=)||()r(RRgVoDDmin−≈北大微电子：模拟集成电路原理电流源负载的共源级源负载的共源级2ouprR=Rup12odownouprR=Rdown12||||oodownupoutRgArrRRR−===()12110||oomoutmvrrgRgA−=−=北大微电子：模拟集成电路原理二极管接法MOSFET负载的共源级极管接法负载的共源级1upR≈12odownmuprRg=RRup12||1||omdownupoutrgRRR≈=Rdown1211omorgr+≈12211omm)rg(g≈2110mmoutminoutvggRgVVA−≈−==北大微电子：模拟集成电路原理带源极负反馈的共源级带源极负反馈的共源级RgGmm1+=RdownRupRrgRRRRgDupSm1≈=+downRg)R(RRRRRRrgRDupdownDdownupoutSomdown||11≈=∴≈)R(gRRRRggRGASmSDDSmmoutmv110−≈+−≈−=北大微电子：模拟集成电路原理共漏MOSFET（源跟随器）共漏源跟随1mbmoutggR+≈1bmvgggA++=10mbmoSggrR++||RS||ro北大微电子：模拟集成电路原理共栅管的输入电阻共栅管的输XVV01−=()XXmbmXoXDXbsVVggIrIRVV)(0=+−+−=()ombmoDXXXXmbmXoXDrggrRIVgg)(1)(+++=ombmXgg)(共栅管用做电流放大器没必要计算其电压放大倍数没必要计算其电压放大倍数北大微电子：模拟集成电路原理共栅管的输出电阻共栅管的输出共源级参考源极负反馈电阻的XRRVR||==共源级参考源极负反馈电阻的RupdownupXoutRRRRIR||===RdownSombmoSdownDupRrggrRRRR)(+++==SombmRrgg)(+≈北大微电子：模拟集成电路原理共源共栅级的输出阻抗（1）共源共栅级的输出抗共源级电路参考源极电阻负反馈的共源级电路参考源极电阻负反馈的)()(122221oombmoooutrrggrrggrrR+≈+++=（忽略衬偏效应）)(1221222oomoombmrrgrrgg≈+≈北大微电子：模拟集成电路原理共源共栅级的输出阻抗（2）共源共栅级的输出抗)(R共源级电路参考源极电阻负反馈的1222122221)()(oombmoombmootrrggrrggrrR+≈+++=Rt33122tomoutoomRrgRrrg≈≈（忽略衬偏效应）12233oomomrrgrg≈北大微电子：模拟集成电路原理共源共栅级的输出阻抗（3）共源共栅级的输出抗433rrgR≈Rup122433oomdownoomuprrgRrrgR≈Rdown||downupoutRgARRR−==()()[]433122110||oomoommoutmvrrgrrggRgA−≈=北大微电子：模拟集成电路原理折叠共源共栅的输出电阻与增益折共源共栅的输出与增()()()IoomIoutoomIoutrrrgrRrrgrR122122211||||||≈≈折叠点看进去的电阻为()outmvIoRgArr1012||−=折叠点看进去的电阻为北大微电子：模拟集成电路原理第四章差分放大器第四章分放大•差分放大器的输出电阻差分放大器的增益•差分放大器的增益•输入共模电平VinCM的范围输共模平in,CM围北大微电子：模拟集成电路原理差分放大器的输出阻抗与增益（1）分放大的输出抗与增||111DomoDoutRrgRgArRR==＝1||1313momoutgrgR≈＝)(11110DoDmoDoutmvRrRgrRRgA≈+==)1(313110mommoutmvgrggRgA==北大微电子：模拟集成电路原理差分放大器的输出阻抗与增益（2）分放大的输出抗与增||rrR()311031||||oomvoooutrrgArrR==北大微电子：模拟集成电路原理共源共栅差分对共源共栅分对()()oomoomoutRgArrgrrgR755133||≈outmvRgA10=北大微电子：模拟集成电路原理第六章频率特性第六章频率特性•Miller效应极点与结点的关联图66•极点与结点的关联：图6.6北大微电子：模拟集成电路原理第七章噪声第章噪声•噪声类型：热噪声、闪烁噪声总输出噪声•总输出噪声•输入参考噪声输考声•单级放大器的噪声共源级例710–共源级：例7.10–共源共栅级：忽略共栅级部分噪声–折叠共源共栅级北大微电子：模拟集成电路原理关于噪声关于噪声描述注意：书上关于噪声的HzVvn22为：噪声谱密度，其量纲描述注意：书上关于噪声的AiHzn22为：噪声谱密度其量纲为噪声谱密度，其量纲Hzin更确切的描述应该是为：噪声谱密度，其量纲idvdnn22更确切的描述应该是dfdfnn、北大微电子：模拟集成电路原理电流源负载的共源电路的热噪声源负载的共源路的热噪声datDmdsatVIgwhyV2?22=声，应提高为了降低这种电路的噪dat北大微电子：模拟集成电路原理共源共栅电路的热噪声共源共栅路的热噪声乎不贡献噪声！！！低频情况下，共栅管几北大微电子：模拟集成电路原理折叠共源共栅电路的热噪声折共源共栅路的热噪声3dsatV声，应提高为了降低这种电路的噪3dsat北大微电子：模拟集成电路原理电流镜的热噪声镜的热噪声dsatV声，应提高为了降低这种电路的噪dsat北大微电子：模拟集成电路原理差分对的热噪声分对的热噪声dsatV声，应提高负载管的为了降低这种电路的噪dsat声，应提高负载管的为了降低这种电路的噪北大微电子：模拟集成电路原理共源共栅运放的噪声共源共栅放的噪声2172122412mikTVgVV=⎟⎟⎞⎜⎜⎛+=其中11113412mmieqgkTVgVV⎟⎟⎠⎜⎜⎝+其中北大微电子：模拟集成电路原理第八章反馈第八章反馈•反馈概述降低增益灵敏度–降低增益灵敏度–扩展带宽–环路增益、开环增益、闭环增益等概念•四种反馈结构四种反馈结构•负载的影响–四种二端口网络模型北大微电子：模拟集成电路原理反馈反馈X(s)：输入信号；Y(s)：输出信号Y(s)/X(s)：闭环传输函数，闭环增益Y(s)/X(s)：闭环传输函数，闭环增益H(s)：前馈网络；开环传输函数，开环增益G(s)：反馈网络；若与频率无关，可用β代替βH(s)×G(s)：环路增益β：反馈系数北大微电子：模拟集成电路原理反馈的特性1：降低增益灵敏度反馈的特性降低增灵敏度ifAAAAXYACL≈+⋅=+==ββββββ)1A(1111()AdAdAAAXCL+=++βββββ11112()AdAAAdAAdCLCL×+=+ββ111CLβ北大微电子：模拟集成电路原理反馈的特性3：扩展带宽反馈的特性扩展带宽0AAGiven=ω1sAGiven+=扩展前ω00Aβω00011AAsAA++()βββωβ00011111AsAsAAAACL++=+=+=扩展后()βωω00011As++北大微电子：模拟集成电路原理电压-电压反馈压压反馈0AV001AAVVinout⋅+=β•前馈网络A0：V-V；反馈网络β：V-V•信号检测：前馈网络的输出电压信号并联•信号检测：前馈网络的输出，电压信号，并联•信号返回：前馈网络的输入，电压信号，串联•也称串联-并联反馈：–“串联-并联反馈”，反馈信号与输入信号串联，检测信号与输出信号并联–“电压-电压反馈”，描述了反馈网络的特性–两种说法角度不同，信号的顺序也不同北大微电子：模拟集成电路原理电压-电压反馈的特性压压反馈的特性•输入端串联，–输入电阻增大β0,)1(RARinclin+=输入电阻增大•输出端并联，输出电阻减小RRoutlt=–输出电阻减小β0,1AVARclout+β001AAVViout+=β01AVin+北大微电子：模拟集成电路原理电流-电压反馈压反馈GIFmminoutRGGVI⋅+=1•前馈网络Gm：V-I；反馈网络RF：I-V•信号检测：前馈网络的输出，电流信号，串联信号检测：前馈网络的输出，电流信号，串联•信号返回：前馈网络的输入，电压信号，串联•也称串联-串联反馈•G：前馈网络增益导纳的量纲•Gm：前馈网络增益，导纳的量纲•RF：反馈网络增益，电阻的量纲•Gm×RF：无量纲北大微电子：模拟集成电路原理电流-电压反馈的特性压反馈的特性•输入端串联，–输入电阻增大inFmclinRRGR+=)1(,输入电阻增大•输出端串联，输出电阻增大outFmcloutRRGR+=)1(,–输出电阻增大moutGI=FminRGV+1北大微电子：模拟集成电路原理电压-电流反馈压反馈RVmFinoutGRRIV⋅+=001•前馈网络R0：I-V；反馈网络gmF：V-I•信号检测：前馈网络的输出，电压信号，并联信号检测：前馈网络的输出，电压信号，并联•信号返回：前馈网络的输入，电流信号，并联•也称并联-并联反馈•R：前馈网络增益电阻的量纲•R0：前馈网络增益，电阻的量纲•GmF：反馈网络增益，导纳的量纲•R0×GmF：无量纲北大微电子：模拟集成电路原理电压-电流反馈的应用：光纤接收器压反馈的应用光