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大连理工大学 电信学院 CMOS模拟集成电路设计 巢明 CMOS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 运算放大器的层级结构 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 CMOS反相器 有源负载电压转移特性 Vout摆幅的求解过程 有源负载反相器:小信号模型 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) 有源负载反相器:频率特性 有源负载反相器:频率特性 -3dB点的位置? 例题 有源PMOS电阻反相器,(W/L)1=2um/1um,(W/L)2=1um/1um,Cgd1=100fF,Cbd1=200fF,Cbd2=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 电流源负载反相器 Vout摆幅? Vout摆幅 电流源负载反相器:小信号模型 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) 有源负载反相器:频率特性 推挽反相器 Vout摆幅? 推挽反相器:小信号模型 推挽反相器:小信号特性 反相放大器的噪声分析 将MOS管中所有噪声等效为栅级电压噪声 由此计算出噪声输出电压 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 反相放大器的噪声分析 减小1/f噪声: 让L1L2 减小W1 M1使用PMOS 减小热噪声: 增加放大器增益 课后作业 推导三种反相放大器的噪声特性 P188,5.1-6 P188,5.1-9 P188,5.1-10 P189,5.1-14 CMOS差分放大器 * * Vout摆幅? 复习: 负载线如何确定? 重要结论! * * *
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