一種用于mos晶體管模擬集成電路的小信號分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于MOS晶體管模擬集成電路的小信號分析方法，具體是將MOS晶體管抽象成一個多端放大器，將與多端放大器一起構(gòu)成放大電路的阻抗元件抽象成多端反饋回路，多端放大器與多端反饋回路形成一個完整的多端小信號控制與反饋系統(tǒng)。采用矩陣計算方法，對MOS晶體管構(gòu)成的放大電路的輸入信號、輸出信號、反饋信號、凈輸入信號、放大系數(shù)及反饋系數(shù)等多端參數(shù)之間的關(guān)系進行分析。該方法可以從系統(tǒng)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(shù)、輸入阻抗，輸出阻抗等小信號參數(shù)，具有步驟簡單、計算效率高的優(yōu)點。
【專利說明】—種用于MOS晶體管模擬集成電路的小信號分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號分析研究領(lǐng)域，特別涉及一種用于MOS晶體管模擬集成電路的小信號分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路行業(yè)的快速發(fā)展，MOS晶體管以低成本，性能優(yōu)越而廣泛用于模擬集成電路設(shè)計中。隨著工藝不斷進步，MOS晶體管溝道長度越來越短，使得MOS晶體管的二階效應(yīng)變得不可忽略，成為影響電路性能的重要因素?，F(xiàn)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，然后用基爾霍夫定律列出電壓電流表達式，最后解出輸出信號、增益、輸入輸出阻抗等。隨著MOS晶體管二階效應(yīng)的增多以及模擬集成電路規(guī)模的增加，這種傳統(tǒng)的小信號分析方法的計算越來越復(fù)雜，其電路拓撲難以從系統(tǒng)角度分析，從而難以系統(tǒng)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(shè)計優(yōu)化效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種用于MOS晶體管模擬集成電路的小信號分析方法，該方法提出從系統(tǒng)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(yōu)點。
[0004]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):一種用于MOS晶體管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晶體管多端放大器為基礎(chǔ)，并以此進行拓展。例如可以將對稱的差分MOS晶體管抽象成多端放大器，或者將MOS晶體管級聯(lián)抽象成多端放大器。MOS晶體管多端放大器模型如下:將MOS晶體管中的小信號漏源電流
id表示為放大系數(shù)矢量
【權(quán)利要求】
1.一種用于MOS晶體管模擬集成電路的小信號分析方法，其特征在于，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晶體管中的小信號漏源電流id表示為放大系數(shù)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系數(shù)，Snib是由襯偏效應(yīng)引起的放大系數(shù)，gmb是由溝道長度調(diào)制效應(yīng)引起的放大系數(shù)；vgs表示MOS晶體管柵源兩端所加的小信號電壓，Vbs表示MOS晶體管襯源兩端所加的小信號電壓，Vds表示MOS晶體管漏源兩端所加的小信號電壓；(2)確定多端輸入信號與反饋系數(shù)矩陣:斷開反饋，分析出多端放大器輸入信號，然后根據(jù)輸出的信號分析系統(tǒng)其他元件對多端放大器凈輸入信號的影響，確定反饋系數(shù)矩陣； (3)根據(jù)多端控制反饋系統(tǒng)模型，求解輸出信號，其中所述多端控制反饋系統(tǒng)模型為:一個電路系統(tǒng)等效為M個輸入端和N個輸出端；M個輸入端信號經(jīng)過多端放大器A進行放大，N個輸出端的輸出信號經(jīng)過多個反饋回路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的凈輸入信號D ;設(shè)M個輸入端(I1, I2,......，Im)構(gòu)成輸入信號矩陣[I]，N個輸出端(OdO2,……，0N)構(gòu)成輸出信號矩陣[O];輸出信號矩陣[O]經(jīng)過一個反饋系數(shù)為MXN矩陣[F]的多端反饋回路，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]疊加形成凈輸入信號矩陣[D];放大系數(shù)為NXM矩陣[A]的多端放大器與多端反饋回路形成MOS晶體管多端小信號閉合回路系統(tǒng)；[E]表示單位矩陣，各多端信號之間的關(guān)系為:[0] = ([E] + [A] [F]r[A][I]； (4)根據(jù)各小信號參數(shù)的定義，利用輸出信號，求解出小信號參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的用于MOS晶體管模擬集成電路的小信號分析方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于對各種MOS晶體管放大電路構(gòu)成的模擬集成電路的電壓增益、輸出阻抗、傳遞函數(shù)、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(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】李斌, 吳喜鵬, 吳朝暉 申請人:華南理工大學(xué)