半导体集成电路-习题答案

第1章集成电路的基本制造工艺1.6一般TTL集成电路与集成运算放大器电路在选择外延层电阻率上有何区别?为什么?答：集成运算放大器电路的外延层电阻率比一般TTL集成电路的外延层电阻率高。第2章集成电路中的晶体管及其寄生效应复习思考题2.2利用截锥体电阻公式，计算TTL“与非”门输出管的CSr2.2所示。提示：先求截锥体的高度upBLepimcjcepiTxxTT然后利用公式：baabWLTrc/ln1，212BLCEBLSCWLRrbaabWLTrc/ln3321CCCCSrrrr注意：在计算W、L时,应考虑横向扩散。2.3伴随一个横向PNP器件产生两个寄生的PNP晶体管，试问当横向PNP器件在4种可能的偏置情况下，哪一种偏置会使得寄生晶体管的影响最大?答：当横向PNP管处于饱和状态时，会使得寄生晶体管的影响最大。2.8试设计一个单基极、单发射极和单集电极的输出晶体管，要求其在20mA的电流负载下，OLV≤0.4V，请在坐标纸上放大500倍画出其版图。给出设计条件如下：答：解题思路⑴由0I、求有效发射区周长EeffL；⑵由设计条件画图①先画发射区引线孔；②由孔四边各距AD画出发射区扩散孔；③由AD先画出基区扩散孔的三边；④由BED画出基区引线孔；⑤由AD画出基区扩散孔的另一边；⑥由AD先画出外延岛的三边；⑦由CBD画出集电极接触孔；⑧由AD画出外延岛的另一边；⑨由Id画出隔离槽的四周；⑩验证所画晶体管的CSr是否满足VVOL4.0的条件，若不满足，则要对所作的图进行修正，直至满足VVOL4.0的条件。（CSCOLrIVV00ES及己知VVC05.00ES）第3章集成电路中的无源元件复习思考题3.3设计一个4kΩ的基区扩散电阻及其版图。试求：(1)可取的电阻最小线宽minRW=?你取多少?答：12μm(2)粗估一下电阻长度，根据隔离框面积该电阻至少要几个弯头?答：一个弯头第4章晶体管(TTL)电路复习思考题4.4某个TTL与非门的输出低电平测试结果为OLV=1V。试问这个器件合格吗?上机使用时有什么问题?答：不合格。4.5试分析图题4.5所示STTL电路在导通态和截止态时各节点的电压和电流，假定各管的=20,BEFV和一般NPN管相同，BCFV=0.55V,CESV=0.4～0.5V,1CESV=0.1～0.2V。答：（1）导通态（输出为低电平）VVB1.21，VVB55.12，VVB2.13，VVB5.04，VVB8.05，mAIIBR1.211，mAIICR9.422，mAIIIRER25.0534mAIB012.03，04BI，mAIB4.35，mAIIRBB2.066mAIE72，mAIIRCC2.366，mAICCL2.7（2）截止态（输出为高电平）VVB1.11，VVB5.02，VVB95.41，VVB2.44mAIIBR79.211，mAIR1.24，0652BBBIII，4BI与0I有关4421BRRRCCHIIIII4.7要求图题4.7所示电路在低电平输出时带动20个同类门，试计算输出管5Q的集电极串联电阻的最大值5CSr,max?答：244.8试分析图题4.8所示两种电路在逻辑功能上的差别及产生差别的原因，并写出F，F′的逻辑表达式。答：BCAF,''''CBAF4.9写出图题4.9所示电路的输入与输出的逻辑关系。答：DEABC4.11写出图题4.11所示电路的Q与A，B的逻辑关系，并说明为什么输出级一定要用有源泄放电路。答：BAQ第5章发射极耦合逻辑(ECL)电路不做习题第6章集成注入逻辑(LI2)电路不做习题第7章MOS反相器复习思考题7.1已知一自举反相器如图题7.1所示，其负载管的W/L=2，设其他参数为TV=0.7V,DDV=5V,25/101VAk，忽略衬底偏置效应。(1)当DDIHVV时，欲使OLV=0.3V，驱动管应取何尺寸?答：9LW7.2有一E/DNMOS反相器，若TEV=2V,TDV=-2V,R=25,DDV=5V。(1)求此反相器的逻辑电平是多少?答：OLV)(22TEDDRTDVVV第8章MOS基本逻辑单元复习思考题8.2图题8.2为一E/DNMOS电路。(1)试问此电路可实现何种逻辑运算?答：BA(2)设VVDD5,VVTD3,VVTE1，输入高电平为DDIHVV，输入低电平为VVIL0。求各种输入情况下电路的直流工作状态、各结点电位、各支路电流及直流功耗。答：⑴设端VVVILB0，而A端又分两种情况：①输入高电平VVVDDA5VVM063.0mAIIMM03.021VVN063.00543MMMIIIVVY5098MMIImAIIMM03.076mWPD3.0②输入低电平VVVILA0VVM5mAIIMM03.021VVN127.0098421MMMMMIIIIIVVY21.0mAIIIMMM03.0653mAIM06.07mWPD3.0⑵设端VVVIHB5，而A端又分两种情况：①输入高电平VVVDDA5VVM127.0mAIIIMMM03.0431VVN5mAIM06.02VVY21.00765MMMIIImAIIMM03.098mWPD45.0②输入低电平VVVILA0VVM504321MMMMIIIIVVN50765MMMIIIVVY5mAIIMM03.098mWPD15.08.3二输入的E/DNMOS或非门的电路参数为：TDV=-3V，TEV=1V，2''/25VAkkED，5RA，8RB，VVDD5，试计算最坏情况的OLV值和最好情况的OLV答：22max1TDRATEOHTEDDOLVVVVVV22min1TDRBRATEOHTEDDOLVVVVVV8.4说明图题8.4的电路均为三态输出门，用传输门逻辑推导电路的逻辑表达式。答：（a）UCEACE（b）UCEACE（c）UCEACE第9章MOS逻辑功能部件复习思考题9.1试画出传输门结构的一位八选一多路开关的电路图，写出逻辑表达式和真值表。答：逻辑表达式0210DKKKY1210DKKK2210DKKK3210DKKK4210DKKK5210DKKK6210DKKK7210DKKK9.4如果图题9.4(a)反相器是有比的，试画出此电路各节点工作波形，分析其功能；如果图题9.4(b)中M\-1和M\-2为无比的，分析此电路能否工作?为什么?答：提示：9.4(a)画电路各节点工作波形时，注意输出波形的低电平是由两次形成的。此电路实施反相器功能。题9.4(b)中1M和2M若为无比，无法反相器功能。9.5分析图题9.5所示的两相动态电路的逻辑功能，并说明各级电路分别是有比的还是无比的。假如图中iKKK21，032i；1从010，21，试画出图中,A,B,C,D和0V各点的波形图答：该电路为具有保持功能的多路选通开关。该电路中除最后一级为无比电路外，余下均为有比电路。注意：有的波形的低电平由两次形成。第10章存储器复习思考题本章无答案第11章接口电路不做习题第12章模拟集成电路中的基本单元电路复习思考题12.1试求图题12.1所示达林顿管放大器的电压增益答：1174vA若忽略01r，则1548vA提示：R、2Q、D组成小电流恒流源。12.3试在图题12.3(a),(b),(c),(d)电路中，分别标出E/E，E/DNMOS单管放大器，CMOS有源负载放大器和CMOS互补放大器中2M的栅极及1B，2B电位，并指出各电路结构上的特点。答：(a)SSBBVVV21，DDGVV或DDGVV(b)SSBBVVV21,0VVG(c)SSBVV1DDBVV2,SSGVV(d)SSBVV1DDBVV212.8图题12.8所示是μA741中的偏置电路，其中5R=39kΩ，4R=5kΩ,DDV=15V，EEV=-15V。试求rI和10CI答：rI=0.73mA10CI19A12.12图题12.12是一个IC产品中的偏置电路部分。求：偏置电流01I及02I答：先求1I和2I21111TPGSVVkI2312NNLWLWII23201ppLWLWII24102NNLWLWII12.15有一两管能隙基准源电路如图题12.15所示。已知42CCII，室温下BEV=0.65V，有效发射面积比为21/EEAA=10。(1)试简单推导0V的公式；(2)求出0T=400K时的0V值。答：(1)121222120ln22jjRVRVRIVVtBEEBE(2)mVV12480第13章集成运算放大器13.2对于图题13.2所示差分对，设0=100,BEFV=0.7V，试求其IDR和vdA答：kRID6.303vdA9.513.4图题13.4为一个级联射耦对放大器，设021iiVV时，00V,50,VVBEF7.0。求：(1)41~CCII,41~CECEVV及XI；(2)idvdVVA/0和IDR(若05R,0XI)。答：(1)AIICC5021AIICC50043(2)143vdAkRID5213.5已知射耦对差分放大器电路如图题13.5所示，晶体管的4102NPN，4105PNP，试求当idV=130mV时的0V值。答：VV6.0013.8已知图题13.8中MOS差分对的0I=2mA,2/025.0VmAk，负载DR=10kΩ，试求跨导mg和差模电压增vdA答：02kIgmDmvdRgA13.11试指出图题13.11中哪些元件是起过流保护作用的，并说明其保护原理。答：⑴二极管保护电路的保护元件为3D、4D及ER⑵晶体管保护电路的保护元件为3Q、4Q及ER13.16CMOS运放如图题13.16所示，其中各有关参数为：sVcmN/4002,sVcmP/2002，λ=0.01,OXC=2.3×28/10cmF,TPV=-1V,TNV=1V。试求各支路电流和电路的总电压放大倍数。提示：此题与本书中P325图13.36类似,关键在于决定偏置电流0I第14章MOS开关电容电路复习思考题14.2图题14.2是由两个电容构成的一种开关电容等效电路φ和为两个同频、反相的驱动脉冲信号。(1)分析电路工作原理；(2)写出电路的等效电阻effR答：211CCfRceff14.3图题14.3为一个由开关S和电容C组成的开关电容电路。试画出用单个MOS模拟开关管来代替S的等效开关电容电路；若驱动MOS管的脉冲频率为cf=50kHz，电容C=10pF，试求开关电容电路的等效电阻effR答：CfRceff114.4图题14.4是一个MOS开关电容等效电路，φ和为两个同频反相的驱动脉冲信号。(1)分析电路工作原理；(2)写出电路等效电阻effR答：211CCfRceff第15章集成稳压器复习思考题15.1图题15.1为某电路的过热保护电路，2Q为过热保护管，3Q，4Q为被保护管，试以芯片为175℃时，保护电路的状态来说明该电路的过热保护作用。答：当25℃时，2Q截止，过热保护电路不起作用。当175℃时，此时BV＞E2BV，2Q导通，过热保护电路起作用。第16章D/A，A/D变换器复习思考题本章无答案第17章集成电路设计概述本章无答案第18章集成电路的正向设计本章无答案第19章集成电路的芯片解剖复习思考题19.1如图题19.1所示的实际版图，要求