模拟IC实验报告MOS管基本特性测试等.docx
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模拟IC实验报告MOS管基本特性测试等
实验一MOS管基本特性测试
1.电路原理图：
2.测试mos管的输出特性：
测量的是一个noms的输出特性，noms的参数为w=1.5um,L=600nm.
横坐标为Vdd从0—>12V，纵坐标为漏极电流ID;
3.mos管的转移特性曲线：
横坐标表示输入电压Vgs从0-5V变化，纵坐标表示的是漏极电流ID
从转移特性曲线图可知，mos管的导通电压Vth=0.853V
4.改变Vdd,做出一组转移特性曲线：
横坐标表示输入电压Vgs从0-5V变化，纵坐标表示的是漏极电流ID
由上至下分别表是Vdd1=12V，Vdd2=9.6V,Vdd3=7.2V,Vdd4=4.8V，Vdd5=2.4V时mos管的转移特性。
5.改变mos管的w/L，观察输出特性的变化
解答：
比较不同w,L的输出特性曲线组图，可以看出宽长比W/L越大，输出的漏极电流也就越大。
即当其他条件相同时，漏极电流与mos管的宽长比成正比。
6.修改mos管的w/L，观察转移特性的变化：
由不同W/L下的转移特性图可知，当Vgs=6V时，W/L越大，漏极电流ID也就越大，而gm=ID/Vgs
所以gm也就越大.
实验三mos管共源放大电路的分析
1.电路原理图：
2.共源电路的电压传输曲线：
3.在电压传输特性中选择一个适当的输出电压值作为工作点电压，并测量对应的偏置电压。
由测得的共源电路电压传输曲线，选取Vout=6.78V作为工作点电压，此时的偏执电压为VOFF=1.04V（斜率最大）
4.测量电压传输特性中工作点附近的斜率，即电压放大倍数。
如上图电压传输特性曲线所示：
求得AV=（7.28-6.78）/（1-1.04）=12.5
5.在偏置电压上叠加毫伏级正弦电压时的输出波形，并计算放大倍数：
有图可求得放大倍数AV=（6.2－5.0）/0.1=12
6.测量电路的幅频响应：
7.将幅频响应中低频增益和正弦电压增益以及电压传输特性斜率（增益）作比较。
幅频响应的低频增益=21.2dB正弦电压增益=20log12=21.58dB
电压传输特性斜率（增益）=21.94
由上可知三种情况下的增益基本相等
8.根据理论知识，设法提高电路的低频增益。
根据AV=-gmRD可知可以将电路的RD增大
也可将电路中mos管的宽长比增大，如下图所示增大后的电压增益
实验问答：
2.根据测试情况分析电路的工作情况。
如果要提高电路的增益，应当在那些方面作改动？
答：
由本实验第八部可知，要提高电路的增益可以增加电路中noms的宽长比，或适当增大电阻RD的阻值.
3.小结实验中的三种测试方法分析各种测试方法的特点.
答：
实验中用到了电压传输特性测试斜率法，这种方法感觉不准确，因为不知道怎样测量不同点的斜率值，只能根据测得两点的值，作计算估计。
对与正弦电压测试法即在直流的基础上加上小信号进行分析测试。
最后是幅频响应测试法，因为管子是理想的，没由低频的fL只有fH.
4.小结电路增益提高的途径和结果。
答：
提高电路增益的途径
（1）适当增加mos管的宽长比
（2）适当增加电阻RD的电阻值
RD的增加不能太大要保证管子的工作条件
实验四差动放大器的研究
（1）
1.测量图示电路差放管的漏极电压，并测试差动放大电路的增益。
测量结果与实验3比较。
原理图：
首先做直流分析：
得到静态工作点的电压Vds=7.0V
在加入小信号交流调节电路到静态工作点上
得到Vgs与Vds
电路的增益AV=（7.007-7）/0.005=1.04基本没放大..
2.把差放管的负载电阻改为电流源，入下了图所示
同时改变了R6和R4，同时增大了电流源mos管的宽长比
由此可以计算出电路增益Av=（7.12-7.05）/0.005=14
实验问答：
1.估算图一的漏极静态电压，和实验结果作比较.
答：
理论计算VDS=VDD-IA/2*R=12-0.5*10=7V实验结果的VDS=7V理论与实验结果一致.
2.图二的电路增益提高了多少？
答：
13dB.能提高这么多是因为我将电流源的mos管的宽长比也增加了，如果不增加mos管的宽长比调好久放大倍数也不理想，而且漏极电压很难调。
3.电路增益能否提高到60dB以上.
答：
没达到，估计有点困难，因为增益要提高到60dB原来电路肯定不行，改变mos管的参数可以一定程度上提高电路的增益，如下所是我改变了电流源和差放mos管的参数使得增益达到了32.4dB此时的放大倍数为40
4.增益提高后漏极电压调整是否有困难.
答：
是，电路增益提高会是漏极电流提高，而要保障漏极静态电压保持不变又要减小电流
5.提出便于调整静态工作状态的方案.
答：
固定Vgs调节可以改变差放电流或电阻的量，采用变量的形式，去不同的值测输出端的电压，寻找瞒住条件的VDS，然后在固定对应的参数。
实验五差动放大器的研究
（二）
1.分析图示电路。
解释M6,M7如何起到稳定共模电压的作用。
答：
当输出端的电压增加，即M6,M7两端的电压，则导致M6,M7的电流增加使得控制电流源M5的电阻R4两端的电压增加，即增加了M5的电流，M5电流的增加使得M1和M2上的分压真多，因此两差分mos管的分压也就减小，反之输出端的电压减小时，差分mos管的分压也就增加，这就起到了稳定共模电压的作用。
2.调节好后的电路图：
分析：
由于调了多次R4，也不能将电路调到需求状态，因此我将差分mos管的参数作了一些改变，增大了宽长比，最后达到了需求状态。
2.测量电路的增益
由图可计算出增益Av=（7.08-699）/0.005=18
实验总结：
对仿真结果作分析，总结出差动放大电路的设计方法。
总结：
对与差动放大电路，首先要做的就是确定静态工作点，在根据静态工作点去调节加入小信号之后的电路参数，这些参数要起到能直接或间接改变输出电压的作用，然后通过设置变量，在变量下观测输出电压的变化，找到静态工作点附近的参数，将电路的参数规定，测电路的增益。
实验问答：
1.图1电路中那些参数对电路的增益有贡献？
答：
图1中电阻R3，R7，V2对电路的增益由贡献.
2.分析电路中直流负反馈的形成.
答：
当VDS增加的时，M6，M7的Vgs增加，使得R4上的电流增加，R4的分压也就增加，电流源上的电压增加，电流源的电流也随着增加，电流源的电流增加使得M1，M2上的分压也就增益，这样就使得差放管的分压就减小，即使得VDS减小。
3.R3的阻值变大，R4应当怎么变？
电路的增益将会发生什么变化？
答：
R3增大R4应该减小，电路的静态工作点会下降，增益也就会下降。
4.为什么图3电路的增益比图1电路可以提高？
答:
因为图三存在反馈，可以起到稳定静态工作点的作用，而图一的静态工作点会偏离导致增益下降.
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