Exam text content

ELE-5150 Integroidut Analogiapiirit
Tentti 27.3.2006

Jokaiseen vastauspaperiin nimi ja opiskelijanumero.

1. Piirrä ja kerro minkälainen on cascode-vahvistin. Mitkä ovat hyvät ja huonot puolet suhteessa muihin
yksiasteisiin vahvistinrakenteisiin. (6p)

2. a) Bandgap jännitereferenssin tärkeimmät ominaisuudet.
b) Selitä pääpiirteissään switched capasitor piirin toiminta. Miksi switched capasitor piirejä käytetään?
c) Laske Vour kuvan 1 kytkennälle. Kooltaan M1=M)> ja M3=M4=M5.

 

"Kuva 1

3. Selitä lyhyesti seuraavat termit (1p/kohta): a) Hot Carrier Effects b) Kanavanpituusmodulaatio c)
Kohinan kaistanleveys (Noise bandwidth) d) Cascode -aste e) Gilbertin solu f) Millerin teoreema.

4. a) Selitä lyhyesti NMOS transistorin toimintatilat ja kerro drain -virran yhtälöt niissä? Hahmottele
drain virran kuvaaja gate-source jännitteen funktiona siten, että mainitsemasi toimintatilat näkyvät
kuvaajassa. Merkitse selkeästi gate-source jännitteet joissa toimintatila muuttuu. (3p.)

b) Miten drain-virran kuvaaja muuttuu jos drain-source jännite kasvaa/pienenee? (1.5p)

c) Miten drain-virran kuvaaja muuttuu jos bulk-source jännite muuttuu? (1.5p)

5. Laske sisäänmenoimpedanssi kuvan 2 piirille kun

1=0 Vdd
Bm1 = 3,7*103 A/V

Emb1 = 6*10* A/V

C1] = 60 fF 11
C2=30fF.

Zin

Kuva2
ELE-5150 Integroidut Analogiapiirit
Tentti 28.11.2005

Jokaiseen vastauspaperiin nimi ja opiskelijanumero.

1. Vakio sähkökenttä skaalaus ("constant field scaling") Kerro mihin skaalauksella
pyritään, kuinka se toteutetaan ja minkälaisia seurauksia sillä on. (6p)

2. Piirrä Millerin CMOS OTA ja selosta miten suunnittelet sen. Eli selosta proseduuri
vaihe vaiheelta. Tarkkoja yhtälöitä ei tarvitse muistaa. Muista selittää mihin tietoihin
mitoitus kunkin komponentin kohdalla perustuu, eli siis mitkä parametrit toimivat
seuraavan mitoitusaskeleen alkuarvoina. (6p)

3. Selitä lyhyesti seuraavat termit (1p/kohta): a) Subtreshold conduction b) Pinch-off
piste c) Diodikytketty MOSFET d) Cascode -aste €) Millerin efekti f) Korreloimaton
kohina.

4. a) Laske kuvan piirille sellainen Vb arvo, jolla MI on 50 mV päässä triodisesta
alueesta (4n= 0 V). (3p)
b) Laske piensignaalivahvistus (A, = 0.1 V"' ) (3p)

Vdd=3V Vdd
Ip; = 0.5 mA
(W/L), = 50/0.5
(W/L), = 10/0.5 Rd
Cox = 1.34 * 10* A/V?
; =045 v? Vout a VN
Varo = 0.7 V I
Or = 0.45 V
Rd=1k2

M1
mtn
8 pan 8 m
Vr =Vmo+7| [ears Ta] - Jaon), 7 ett

5. Laske kuvan piirille sisäänmenoon suhteutettu lämpökohinajännite (input referred
thermal noise voltage) 100 MHz:n taajuuskaistalle. (6p)

Ip =1 mA Vdd

W/L = 50/0.5

JinCox = 1.34 * 10 A/V?

Mm=0 Rd
Rd=2k2 M1 Vout

KT = 4.14 * 10?! J

vin —)