北京大学：《集成电路原理与设计 Principle of Integrated Circuits》课程电子教案（模拟集成电路原理与设计）第三章 单级放大器（一）

上一讲 口基本概念 简化模型一开关 ☆结构 符号 口I/V特性 阈值电压 IV关系式 令跨导 口二级效应 体效应、沟道长度调制效应、亚阈值导电性 口器件模型 ◇版图、电容、小信号模型等 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 1 上一讲 基本概念 简化模型－开关 结构 符号 I/V特性 阈值电压 I-V关系式 跨导 二级效应 体效应、沟道长度调制效应、亚阈值导电性 器件模型 版图、电容、小信号模型等

上一讲重点内容 口MOS管的工作原理 截止区、线性区、饱和区 口大信号特性 线性区:Ib=ACo[(os-vm-Vm21J=V 饱和区:Db=Ca"(a-Vm) 沟道调制效应:Ib=MCm"(as-m)2(1+m)(饱和区 体效应:Vm=Vmo+y(√2①+-√2①) 2qE。N TH O In+2①+上 OX 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 2 上一讲重点内容 MOS管的工作原理 截止区、线性区、饱和区 大信号特性 OX del TH FB F OX si sub TH TH F SB F DS GS TH L W D n ox GS TH L W D n ox GS TH DS DS L W D n ox C Q V V C q N V V V I C V V V I C V V I C V V V V                   , 2 2 ( 2 2 ), ( ) 1 2 1 ( ) 2 1 ] 2 1 [( ) 0 0 2 2 2        体效应： 沟道调制效应： （ ＋ ）（饱和区） 饱和区： 线性区： L  L eff

上一讲重点内容 口小信号等效 vas⑦ 9m vGs(⑦avc 电路 ☆低频 高频 as 9mGs Ero vg9 mvas=ro⑨9mhya GD Cast Vas 9mvGs车。9nmYs vas千csB 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 3 上一讲重点内容 小信号等效 电路 低频 高频

上一讲重点内容 vas⑦gmVa ro 09mbVB 口小信号特性 跨导,。_lnD=Cmx(s-m)=31m=v2Cmx1D VGS-VTl 体跨导gm;gm avu g 2√2Φ。+ 小信号电阻:n2=(如n)+=E=1,=1=1(a) D L 寄生电容: 饱和区:C= WLC+WCoy,CcD=WCop,CcB=场区电容 线性区:Cos=WLn(Cox+WCo,Cm=WLCx+WCo,CB=场区电容 截止区:Cs=C=WCo,Cc=场区电容+Co串联C Cs、C:周长·C+底面积C12C1=C0/(1+V/2 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 4 上一讲重点内容 小信号特性 m SB B jsw j j j R B GS GD OV GB OX d GS eff OX OV GD eff OX OV GB GS eff OX OV GD OV GB DS d D D E EFF E DS D O O m F SB m BS TH TH D BS D mb mb L D W n ox GS TH D GS TH L W n ox GS D m m C C V C C WC C C C WL C WC C WL C WC C C WL C WC C WC C dV dX I I V L V V I r r g V g V V V I V I g g C I V V I C V V V I g g C C ,C C /( 1 / ) , C , 2 1 , 2 1 , , 3 2 ( ) 1 1 , 1 ( ) 2 2 2 2 ( ) D 0 1                                                、 ：周长 底面积 截止区： ＝ 场区电容＋ 串联 线性区： 场区电容 饱和区： 场区电容 寄生电容： 小信号电阻 ： 体跨导 ： 跨导 ：       L  L eff

模拟集成电路原理与设计 第3章单级放大器(一) 陈中建 chenziapku. edu.cn 62759620,理科2号楼2617 微电子学系

5 模拟集成电路原理与设计 第 3章 单级放大器（一） 陈中建 chenzj@pku.edu.cn 62759620，理科 2号楼2617 微电子学系

授课内容 绪论,2学时 重要性、一般概念 器件物理基础,2学时 MOSFET结构、IV特性、二级效应、器件模型 单级放大器,5学时 共源、共漏、共栅、共源共栅 EDA系统使用常识 和设计实习实例演示,2学时 做设计实习所需软硬件系统的使用 差动放大器,3学时 定性分析、定量分析、共模响应、吉尔伯特单元 无源有源电流镜,2学时 基本/共源共栅/有源电流镜 放大器的频率特性,4学时 弥勒效应、极点与节点关系、单级放大器频 率特性分析 噪声,4学时 统计特性、类型、电路表示、单级放大器 噪声分析、噪声带宽 期中考试2学时,评卷1学时。习题课若干学时 反馈,6学时 特性、四种反馈结构、负载影响、对噪声的影响 运算放大器,6学时 性能参数、一级运放、两级运放、各指标分析 稳定性和频率补偿,6学时 多极点系统、相位裕度、频率补偿 版图,3学时 叉指、对称、ESD等 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 6 授课内容 绪论， 2学时 重要性、一般概念 单级放大器， 5学时 无源/有源电流镜， 2学时 差动放大器， 3学时 放大器的频率特性， 4学时 噪声， 4学时 运算放大器， 6学时 反馈， 6学时 稳定性和频率补偿， 6学时 版图 ， 3学时 共源、共漏、共栅、共源共栅 定性分析、定量分析、共模响应、吉尔伯特单元 弥勒效应、极点与节点关系、单级放大器频 率特性分析 统计特性、类型、电路表示、单级放大器 噪声分析、噪声带宽 特性、四种反馈结构、负载影响、对噪声的影响 性能参数、一级运放、两级运放、各指标分析 叉指、对称、ESD 等 多极点系统、相位裕度、频率补偿 器件物理基础， 2学时 MOSFET结构、IV特性、二级效应、器件模型 基本/共源共栅/有源电流镜 EDA系统使用常识 和设计实习实例演示， 2学时 做设计实习所需软硬件系统的使用 期中考试 2学时，评卷 1学时。习题课若干学时

本讲 口放大器基础知识 口共源级一电阻做负载 口共源级—二极管接法的MOS管做负载 口共源级—电流源做负载 口共源级一深线性区MOS管做负载 口共源级一带源极负反馈 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 7 本讲 放大器基础知识 共源级 —电阻做负载 共源级 —二极管接法的MOS 管做负载 共源级 —电流源做负载 共源级－深线性区MOS管做负载 共源级－带源极负反馈

信号放大 口基本功能 口为什么信号需要放大? ☆信号太小,不能驱动负载 降低后续噪声影响 ◆用于反馈电路中,改善线性度、带宽、输入 输出电阻、提高增益精度等 口单级放大器 今学习其分析方法 理解复杂电路的基础 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 8 信号放大 基本功能 为什么信号需要放大？ 信号太小，不能驱动负载 降低后续噪声影响 用于反馈电路中，改善线性度、带宽、输入 /输出电阻、提高增益精度等 单级放大器 学习其分析方法 理解复杂电路的基础

放大器基础知识 口输入输出关系 在一定信号范围内可用非线性函 数表示 y()≈ao+a1x()+a2t-()+…+axnx"(1)1≤x≤x2… ◆在取值范围足够小时 y()≈co+a1t(). ◇a0是直流偏置点,a1是小信号增 益 令当x()变化幅度过大时会影响偏置 点,需用大信号分析;会影响线 1 X X 性度 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 9 放大器基础知识 输入输出关系 在一定信号范围内可用非线性函 数表示 在取值范围足够小时 a0是直流偏置点，a1是小信号增 益  当x(t)变化幅度过大时会影响偏置 点，需用大信号分析；会影响线 性度

放大器的性能参数 Noise - Linearity 参数之间互相 制约,设计时 需要在这些参 Power Gain 数间折衷 Dissipation Input/Output Supply AIC设计的 Impedance Voltag 八边形法则 Voltage Speed-+Swings 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 10 放大器的性能参数 参数之间互相 制约，设计时 需要在这些参 数间折衷 AIC设计的 八边形法则