麻省理工学院 电气工程与计算机科学系 6.012微电子器件与电路 月恶9 下发日期：2003.103引 载止日期：2003.11.12 圆读任务 18(11A03)-11章(11.3到最后) 19讲(11603)-12章(12.1.12.2》 20讲(111305-12章(12.3到最后)：13章(13.1) 21博(111803-12章(12.4) 22讲(112005以-14章《14.1.14.2) 23讲(112503外13章(13.2到最后) 通知： 第二课时考试预定于11月5日最期三晚上7：30到9：30在10-250房间。这次是闭 卷考试，考试内容包括102903和问题8：BT原理和大信号模型：MOS电容器：MOSFET 原理与大信号建棱程：二极管，BT,MOSFET和MOSFET反相墨的小增益棱型。考试 不会出现wb或HSPICE的相关问愿。 设计型题将在11月7日星期五和11月26日星期三进行讨论。问题9（也就是本次课 的内容)将在1月2日以后进行，但是希里大家最好能尽早的完成问题9，这样你就可 以马上开始研究设计问题。 冈题1-这个网愿的两部分是通过镜像电流来解决电流源的偏置： a)做课本上1山，1的问题。 b)做课本上12.6的问题. 问思2.做课木11.6的问题。 问题3.做课本11,10的问题。 问题4下页的电路在差动放大器上使用了3个同样的n沟道MOSFET和2个相同的 叩BT。注意差动放大电路的两侧都是共射共基申联电路。品体管参数如下： N沟道MOSFET:K=2x103A/V2,='卡20 Npn(BIT:B=l00.'ar≡0.6N,l'上100W
麻省理工学院 电气工程与计算机科学系 6.012 微电子器件与电路 问题 9 下发日期：2003.10.31 截止日期：2003.11.12 阅读任务： 18 讲(11/4/03) 11 章（11.3 到最后） 19 讲(11/6/03) 12 章（12.1,12.2） 20 讲(11/13/03)12 章（12.3 到最后）；13 章（13.1） 21 讲(11/18/03)12 章（12.4） 22 讲(11/20/03)14 章（14.1,14.2） 23 讲(11/25/03)13 章（13.2 到最后） 通知： 第二课时考试预定于 11 月 5 日星期三晚上 7：30 到 9：30 在 10250 房间。这次是闭 卷考试，考试内容包括 10/29/03 和问题#8；BJT 原理和大信号模型；MOS 电容器；MOSFET 原理与大信号建模型；二极管，BJT，MOSFET 和 MOSFET 反相器的小增益模型。考试 不会出现 weblab 或 HSPICE 的相关问题。 设计型题将在 11 月 7 日星期五和 11 月 26 日星期三进行讨论。问题 9（也就是本次课 的内容）将在 11 月 12 日以后进行，但是希望大家最好能尽早的完成问题 9，这样你就可 以马上开始研究设计问题。 问题 1这个问题的两部分是通过镜像电流来解决电流源的偏置： a) 做课本上 11.1 的问题。 b) 做课本上 12.6 的问题。 问题 2 做课本 11.6 的问题。 问题 3 做课本 11.10 的问题。 问题 4 下页的电路在差动放大器上使用了 3 个同样的 n 沟道 MOSFET 和 2 个相同的 npnBJT。注意差动放大电路的两侧都是共射共基串联电路。晶体管参数如下： N 沟道 MOSFET： 3 2 K A V V V V V 2 10 / , 1 ,| | 20 T a Npn(BJT)： 100, 0.6 ,| | 100 V V V V BE a
2R■3kQ RL■3k0 .U )两个输入为零（￡如■x:=0)决定上图所指示的脖态电流和电压，明确单位 i)1o(=In) ii)Vaon =(Vow) 间g iw)re'a:） )'as='s:) b)绘出两个差动放大电路中颇带线性等效半电路《LEC3),一个是共侯入，另一个 是差模输入。并在图上注明所有的器件。 创分别写旧差动放大器的共植和差模电压增益的文字表达式：输出弱数Q·Q,Q 和已，的影响可以忽略，表达式中可以不考慰： 司圈5-思考下页图中的差植放大电路。这个电路中3个沟道的M0SFET是相同的：其因 蓝电LV,为IV,饱和面电流25VVmA,厄利电压1oW.OSFET在电止板于02W 时减不能正格工作。与m两级相连的品体管BT)的B,都为100Ba都为5，以及厄 利电压50V,BT的：IVaw=0.6:Ir=02P、很设Cs在中段频率里欲弱， 尽与尾相停。 注意：电阻R的阳值，在Q,上的静态集电投电流，在图上表示出马门极上的最小静态 电流和电业
a) 两个输入为零（i e v v . , 0 INI IN 2 ）决定上图所指示的静态电流和电压。明确单位： i) ii) 3 4 ( ) D D I I 1 2 ( ) V V OUT OUT iii) iv) Vc 1 2 ( ) V V CE CE v) 3 4 ( ) V V DS DS b) 绘出两个差动放大电路中频带线性等效半电路（LEHCs），一个是共模输入，另一个 是差模输入。并在图上注明所有的器件。 c) 分别写出差动放大器的共模和差模电压增益的文字表达式。输出系数Q1 ，Q2 ，Q3 和Q4 的影响可以忽略，表达式中可以不考虑。 问题 5 思考下页图中的差模放大电路。这个电路中 3 个 n 沟道的 MOSFET 是相同的；其阈 值电压 VT为 1V，饱和漏电流 2.5(VGSVT) 2mA，厄利电压 10V。MOSFET 在电压低于 0.2V 时就不能正常工作。与 npn 两级相连的晶体管(BJT)的 F 都为 100； R 都为 5，以及厄 利电压 50V。BJT 的：| | 0.6 V V BE ON , ；| | 0.2 V V CE SAT , 。假设 CS在中段频率里很弱， R2 与 R3 相等。 注意：电阻 R4 的阻值，在Q4 上的静态集电极电流，在图上表示出Q3 门极上的最小静态 电流和电压
,+2V R4= 04. 6.4k0 2 mA 100Q -2V 司在Q,上的，置电流(1。)要达到多少才能使静态输出电压接近于0V?(假设集电极 静态电新Q,为2mA,其中县极电益不川泡耶) b)选择合适的R使得在Q,的集电极静态电蓬为2mA。府态输出电压接近于0V 选择R,使得说过R的伯胃电为1mA,可以先叙略地Q,Q.和Q的聚电超. )在差模的入电压信号'a一'：下，设计一个小信号半边等效电路，来计算门极 上的信号电压。根据弹量线性等效电挡慎犁卷爱导出电压的表达式。 用电阴，MO5FET的K以及g,g的静态偏肾写出差慎电压增恰的的表达式.适 择尼一R以及马Q的湘电流使得电压增益达到最大 )假设用带P沟道的MO8FET箱像电流来代答R,R,且IV-十IVV-2DV.在图中 表示出此福像电流并计算其对电压增登产生的影响。 )分析输出级，哪些对电压V有积楼件用，霜些有反作用？并给出解轩
a) 在 Q3 上的偏置电流( I Bias )要达到多少才能使静态输出电压接近于 0V？(假设集电极 静态电流 为 2mA，其中基极电流不可忽略) Q4 b) 选择合适的 R5 使得在Q4 的集电极静态电流为 2mA，静态输出电压接近于 0V c) 选择 R1使得流过 R5 的偏置电流为 1mA，可以先忽略掉Q5 ，Q6 和Q7 的基极电流。 d) i) 在差模输入电压信号v v in in 1 2 下，设计一个小信号半边等效电路，来计算Q3 门极 上的信号电压。根据增量线性等效电路模型参数导出电压的表达式。 ii)用电阻，MOSFET 的 K 以及 Q1，Q2的静态偏置写出差模电压增益的的表达式。选 择 R2 = R3 以及Q1 Q2的漏电流使得电压增益达到最大。 e) 假设用带 P 沟道的 MOSFET 镜像电流来代替 ， ，且|VT R2 R3 |=1V,|VA|=20V。在图中 表示出此镜像电流并计算其对电压增益产生的影响。 f) 分析输出级，哪些对电压 Vout有积极作用，哪些有反作用？并给出解释