CMOS模拟集成电路设计第二版——深刻理解场效应管寄生二极管

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CMOS模拟集成电路设计第二版——深刻理解场效应管寄生二极管

导言

CMOS模拟集成电路设计是一门涉及复杂概念和技术的学科。对于初学者和经验丰富的工程师来说,全面理解效应管(FET)寄生二极管至关重要。第二版《CMOS模拟集成电路设计》深入探讨了这一主题,为读者提供了宝贵的见解和实用的指导。

寄生二极管的独特特点

FET寄生二极管是在FET结构中固有的无源器件。它们是由衬底和漏极/源极之间的寄生结形成的。与理想的FET模型不同,寄生二极管会影响电路性能,包括阈值电压、跨导和输出阻抗。

阈值电压偏移:寄生二极管的导通会降低FET的有效阈值电压,导致漏极电流在较低栅极电压下流动。

跨导降低:寄生二极管的反向电流会降低FET的跨导,限制放大器的增益和带宽。

输出阻抗增加:寄生二极管的正向导通会增加FET的输出阻抗,从而降低放大器的输出功率能力。

寄生二极管的影响和补偿技术

了解寄生二极管的影响对于设计高性能的CMOS模拟电路至关重要。工程师必须采取措施来补偿这些影响,以确保电路满足预期规格。一些常见的补偿技术包括:

栅极偏置:通过在栅极上施加适当的偏置电压,可以关闭寄生二极管,从而减少其对FET特性的影响。

衬底连接:将FET的衬底连接到适当的电压可以控制寄生二极管的导通,减轻其对电路性能的影响。

布局优化:优化FET的布局可以最大限度地减少寄生二极管的影响。例如,将FET放置在远离其他器件的位置可以降低寄生电容和串扰。

实际应用和案例研究

《CMOS模拟集成电路设计》第二版提供了丰富的实际应用和案例研究,展示了寄生二极管在实际电路中的影响和补偿技术。这些示例有助于读者理解概念并将其应用于实际设计中。

低压放大器:寄生二极管在低压放大器设计中尤为重要,因为它们会显着降低放大器的增益和带宽。补偿技术,如栅极偏置和衬底连接,对于确保放大器满足性能要求至关重要。

射频电路:在射频电路中,寄生二极管会影响谐振器和滤波器的性能。通过优化布局和使用适当的补偿技术,可以最大限度地减少寄生二极管的影响,提高电路的性能。

功率放大器:功率放大器需要高输出功率和效率。寄生二极管会降低输出功率并增加功耗。通过使用大尺寸FET和优化布局,可以减少寄生二极管的影响,提高放大器的性能。

结论

《CMOS模拟集成电路设计》第二版为读者提供了对CMOS模拟电路中场效应管寄生二极管的全面理解。它阐述了寄生二极管的独特特点、对电路性能的影响以及补偿技术。通过提供实际应用和案例研究,本书使读者能够将概念应用于实际设计中,从而设计出高性能的CMOS模拟集成电路。

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