一種用於mos電晶體模擬集成電路的小信號分析方法

2023-05-31 22:05:31 1

一種用於mos電晶體模擬集成電路的小信號分析方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於MOS電晶體模擬集成電路的小信號分析方法，具體是將MOS電晶體抽象成一個多端放大器，將與多端放大器一起構成放大電路的阻抗元件抽象成多端反饋迴路，多端放大器與多端反饋迴路形成一個完整的多端小信號控制與反饋系統。採用矩陣計算方法，對MOS電晶體構成的放大電路的輸入信號、輸出信號、反饋信號、淨輸入信號、放大係數及反饋係數等多端參數之間的關係進行分析。該方法可以從系統角度對模擬集成電路進行小信號的計算與分析，快速求解出模擬集成電路的傳遞函數、輸入阻抗，輸出阻抗等小信號參數，具有步驟簡單、計算效率高的優點。
【專利說明】—種用於MOS電晶體模擬集成電路的小信號分析方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及信號分析研究領域，特別涉及一種用於MOS電晶體模擬集成電路的小信號分析方法。
【背景技術】
[0002]隨著集成電路行業的快速發展，MOS電晶體以低成本，性能優越而廣泛用於模擬集成電路設計中。隨著工藝不斷進步，MOS電晶體溝道長度越來越短，使得MOS電晶體的二階效應變得不可忽略，成為影響電路性能的重要因素。現有的模擬集成電路小信號分析方法是先畫出交流小信號等效電路，然後用基爾霍夫定律列出電壓電流表達式，最後解出輸出信號、增益、輸入輸出阻抗等。隨著MOS電晶體二階效應的增多以及模擬集成電路規模的增加，這種傳統的小信號分析方法的計算越來越複雜，其電路拓撲難以從系統角度分析，從而難以系統抽象和給出綜合表達式，使電路分析有一定的盲目性，電路設計優化效率低。

【發明內容】

[0003]本發明的主要目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種用於MOS電晶體模擬集成電路的小信號分析方法，該方法提出從系統角度對模擬集成電路進行小信號的計算與分析，具有步驟簡單、計算效率高的優點。
[0004]本發明的目的通過以下的技術方案實現:一種用於MOS電晶體模擬集成電路的小信號分析方法，包括以下步驟:
[0005](I)提取多端放大器模型。多端放大器模型以MOS電晶體多端放大器為基礎，並以此進行拓展。例如可以將對稱的差分MOS電晶體抽象成多端放大器，或者將MOS電晶體級聯抽象成多端放大器。MOS電晶體多端放大器模型如下:將MOS電晶體中的小信號漏源電流
id表示為放大係數矢量
【權利要求】
1.一種用於MOS電晶體模擬集成電路的小信號分析方法，其特徵在於，包括以下步驟:(1)提取多端放大器模型，多端放大器模型如下^fMOS電晶體中的小信號漏源電流id表示為放大係數矢量:A = (gm,gmb?gmd)與小信號控制電壓矢量V = (vgs*vbs^vds)W乘積，SPid =雙;其中，gm是由柵極電壓變化引起的放大係數，Snib是由襯偏效應引起的放大係數，gmb是由溝道長度調製效應引起的放大係數；vgs表示MOS電晶體柵源兩端所加的小信號電壓，Vbs表示MOS電晶體襯源兩端所加的小信號電壓，Vds表示MOS電晶體漏源兩端所加的小信號電壓；(2)確定多端輸入信號與反饋係數矩陣:斷開反饋，分析出多端放大器輸入信號，然後根據輸出的信號分析系統其他元件對多端放大器淨輸入信號的影響，確定反饋係數矩陣； (3)根據多端控制反饋系統模型，求解輸出信號，其中所述多端控制反饋系統模型為:一個電路系統等效為M個輸入端和N個輸出端；M個輸入端信號經過多端放大器A進行放大，N個輸出端的輸出信號經過多個反饋迴路F，在輸入端形成反饋總和信號GS，反饋總和信號與輸入信號的疊加形成多端放大器A的淨輸入信號D ;設M個輸入端(I1, I2,......，Im)構成輸入信號矩陣[I]，N個輸出端(OdO2,……，0N)構成輸出信號矩陣[O];輸出信號矩陣[O]經過一個反饋係數為MXN矩陣[F]的多端反饋迴路，在M個輸入端形成反饋總和矩陣[GS];此反饋總和矩陣[GS]與輸入信號矩陣[I]疊加形成淨輸入信號矩陣[D];放大係數為NXM矩陣[A]的多端放大器與多端反饋迴路形成MOS電晶體多端小信號閉合迴路系統；[E]表示單位矩陣，各多端信號之間的關係為:[0] = ([E] + [A] [F]r[A][I]； (4)根據各小信號參數的定義，利用輸出信號，求解出小信號參數。
2.根據權利要求書I所述的用於MOS電晶體模擬集成電路的小信號分析方法，其特徵在於，所述方法應用於對各種MOS電晶體放大電路構成的模擬集成電路的電壓增益、輸出阻抗、傳遞函數、輸入阻抗進行求解。
【文檔編號】H03F3/45GK103957000SQ201410149068
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】李斌, 吳喜鵬, 吳朝暉 申請人:華南理工大學