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北京市大学生电子设计竞赛题目

2004.10.16

第一题

图1所示为一由CMOS器件构成的双端输入、单端输出运算放大器电路。其

中，M、M、M和M为N沟道增强型MOSFET，M、M和M为P沟道增强型

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MOSFET。元件值和各MOSFET的宽长比注于图中（例如，M1的沟道宽度为

W100µM，沟道长度为L1µM，其宽长比记为W/L100/1）。

图1运算放大器电路

一、请说明电路中各元器件的作用。

二、按图1将电路和元器件参数输入到MULTISIM程序中，进行下列分析，说

明进行该项分析时放大器输入端In1和In2处电路的连接状态，将所得数据填入

表格中并回答所提问题。

注：请使用程序中提供的虚拟元器件，此时MOSFET仅需输入器件的沟道

长度和宽度，其余均用隐含值。沟道参数输入位置如下图所示。

1、计算输出节点处工作点的电压值。

2、在双端输入的情况下，计算该放大器的单位增益带宽，1kHz、10kHz和100kHz

三个频率点处的增益和相位值。

3、在反相单端输入的情况下，输入频率为1kHz的正弦波电压，考虑到5次谐

波，请计算输入信号幅度分别为10mV、15mV和25mV时的总谐波失真

(THD)，并说明计算方法。

4、在反相单端输入的情况下，计算补偿电容Cc的值分别为1nF、26nF、51nF

和76nF时，1kHz、10kHz和100kHz三个频率点处的增益和相位值并说明补

偿电容值对放大器的频率特性起什么作用？

5、利用图1所示电路设计一个直流增益A0≈10的单端输入反相放大器，画出电

路图（其中图1所示电路用图2所示简化图形表示），计算其3dB带宽和单位

增益带宽。

图2运算放大器简化表示

三、图3所示为电流镜电路，宽长比如图中标注，计算M2的宽长比(W/L)2分别

为50/10、100/10和300/10时，其输出电流与M1的漏极电流之比，并解释产

生此结果的原因。

图3电流镜电路

第二题

图4所示为反相单端输入情况下，单极点运算放大器的小信号交流宏模型。

图4运算放大器小信号交流宏模型

图中，(1)端为反相输入端，(2)端为输出端。R、C表示输入阻抗，R表示输出

iio

电阻，ω1/RC表示极点角频率，VCCS1表示跨导为g的电压控制电流源，

111m1

VCCS2表示跨导为g的电压控制电流源，直流增益为AggRR，请完成

m20m1m21o

下列工作：

1

1、给定Z(jω)=Ω，R1kΩ，3，3，