1、第6講 MOS管的模擬設計模型NMOS管平方律方程satDSDSTHNGSsatDSDSTHNGSnDsatDSDSTHNGSDSDSTHNGSnDVVVVVVVVLWKPIVVVVVVVVLWKPI,2,2,)(1)(2,2)(NMOS管方程VDS,sat為線性區與飽和區的分界點電壓為線性區與飽和區的分界點電壓，“理論”值為VGS-VTHN。PMOS管方程satSDSDTHPSGsatSDSDTHPSGpDsatSDSDTHPSGSDSDTHPSGpDVVVVVVVVLWKPIVVVVVVVVLWKPI,2,2,)(1)(2,2)(本書中PMOS管的閾值電壓VTHP用正數表示。VDS,sat

2、的“理論”值為VSG-VTHP。PMOS方程記憶規律oxnnCKP（1）將電壓下標字母互換，GS改為SG，DS改為SD。（2）將表示類型的n都改為p。oxppCKP跨導參數平方律方程的精度o 對長溝道（L1um)的MOS管基本準確。o 對0.18um-1um的工藝，當L2Lmin時方程的形式可用形式可用，但VDS,sat需修正，實際的 VDS,sat小于VGS-VTHN。研究MOS管L的影響的文件（保持W/L不變）o* MOS管的轉移特性與L的關系o*-o.option search=d:/hspice2011/libso.lib st02.lib tto.param LX=0.5uo*-ov

3、ds nd gnd dc 5om1 nd ng gnd gnd mn w=10*LX l=LX m=1ovgs ng gnd dc 1.0 o.dc vgs 0 5 0.01 sweep LX 0.5u 3u 0.5uo.print i1(m1)o.endL取工藝最小值時，ID與VGS幾乎為線性關系研究輸出特性與L關系的文件o* MOS管的輸出特性與L的關系o*-o.option search=d:/hspice2011/libso.lib st02.lib tto.param LX=0.5uo*-ovds nd gnd dc 5om1 nd ng gnd gnd mn w=10*LX l=L

4、X m=1ovgs ng gnd dc 1.0 o.dc vds 0 5 0.01 sweep LX 0.5u 3u 0.5uo.print i1(m1)o.endL=Lmin時，輸出特性不好重要結論o 模擬設計中，MOS管的L要大于2倍的工藝允許最小值Lmin，一般取35倍Lmin。觀察飽和電壓* MOS管的輸出特性與L的關系*-.option search=d:/hspice2011/libs.lib st02.lib tt.param LX=1.5u*-vds nd gnd dc 5m1 nd ng gnd gnd mn w=10*LX l=LX m=1vgs ng gnd dc 1.0

5、 .dc vds 0 5 0.01 vgs 0 5 1.print i1(m1).endVDS,sat小于VGS-VTHN模擬設計模型手工計算方法2,)(2THNGSnsatDVVLWKPI)(1,satDSDSsatDDVVIIsatDIk,飽和區曲線斜率為過驅動電壓o 定義過驅動電壓o 過驅動電壓一般取0.2-0.5Vo 輸出電阻THNGSovVVVsatDoIr,1手算參數獲取o 現在的SPICE模型不直接提供以上參數，需要從實驗曲線中提取。o 這些公式主要用于定性分析。小信號模型o 相當于模擬電子技術中的“微變等效電路”，是輸入”變化量”與輸出”變化量”的關系。o “變化量”指隨時間變

6、化的電壓或電流,即信號.o 小信號模型(微變等效電路)不是真正的電路,而是用電路符號描述的輸入輸出”信號”之間的數學關系.靜態量,總量和變化量小寫字母大寫下標表示總量，大寫字母大寫下標表示靜態值，小寫字母小寫下標表示變化量。問題:為什么總用正弦波研究信號?理解三者的關系DDdiIiGSGSgsvVvvgs應理解為vgs(t),ids應理解為ids(t).用正弦波研究信號是因為任何波形的信號都可以理解為各種頻率的正弦波之和.三者之間的關系總量等于靜態量加變化量.大信號之間和小信號之間計算關系不同2,()1()2nDGSTHNDSDS satKP WivVvVLdmgsigv2,()1()2nDG

7、STHNDSDS satKP WIVVVVL大信號按平方律考慮小信號按線性關系近似小信號模型參數o 小信號跨導gm.物理意義：輸入轉移特性曲線在工作點處的斜率變化量(信號)之間的線性關系只有在信號幅度較小時才近似成立,因此稱為小信號模型.在工作點處求導)1 ()(22DSTHNGSnDVVvLWKPiGSGSDDGSDmVvIivigDnmIg2gm是靜態漏極電流的函數,因此做小信號分析之前必須先進行靜態計算.ID是靜態工作點的重要標志,設計電路時一般先確定ID.VBS=0時的小信號模型DoIr1注意：工作點電流ID對gm和ro都有影響.增加ID會使gm增加,對提高放大倍數似乎有利,但ID增加會減小ro對提高放大倍數