3.2.4 集成运算放大器 1．集成运算放大器的的特点
（1）内部电路采用直接耦合，没有电感和电容，需要时可外接。
（2）用于差动放大电路的对管在同一芯片上制成，对称性好，温度漂移小。 （3）大电阻用晶体管恒流源代替，动态电阻大，静态压降小。
（4）二极管由晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。
2．集成运算放大器的组成
（1）输入级：是双端输入、单端输出的差动放大电路，两个输入端分别为同相输入端和反相输入端，作用是减小零点漂移、提高输入电阻。
（2）中间级：是带有源负载的共发射极放大电路，作用是进行电压放大。
（3）输出级：是互补对称射极输出电路，作用是为了提高电路的带负载能力。 （4）偏置电路：由各种恒流源电路构成，作用是决定各级的静态工作点。
3．集成运放的理想模型
集成运放的主要参数有：差模开环电压放大倍数A do ，共模开环电压放大倍数A co ，共模抑制比K CMR ，差模输入电阻r id ，输入失调电压U io ，失调电压温度系数 ΔU io /ΔT ，转换速率S R 等。
在分析计算集成运放的应用电路时，通常将运放的各项参数都理想化。集成运放的理想参数主要有：
（1）开环电压放大倍数∞=do A （2）差模输入电阻∞=id r （3）输出电阻0o =r （4）共模抑制比∞=CMR K
理想运放的符号以及运放的电压传输特性)(do i do o -+-==u u A u A u 如图3.4所示。
u o
u －u +
（a ）理想运放的符号 （b ）运放的电压传输特性
图3.4 理想运放的符号和电压传输特性
4．运放工作在线性区的分析依据
引入深度负反馈时运放工作在线性区。工作在线性区的理想运放的分析依据为： （1）两个输入端的输入电流为零，即0==-+i i ，称为“虚断”。 （2）两个输入端的电位相等，即-+=u u ，称为“虚短”。若0=+u ，则0=-u ，即反相输入端的电位为“地”电位，称为“虚地”。
5．运放工作在非线性区的分析依据
处于开环状态或引入正反馈时运放工作在非线性区。工作在非线性区的理想运放的分析依据为：
（1）-+>u u 时OM o U u +=，-+
3.2.5 放大电路中的负反馈 1．反馈的基本概念
反馈：将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过某种电路（称为反馈电路）送回到输入回路，从而影响输入信号的过程。 正反馈：反馈信号增强输入信号。 负反馈：反馈信号削弱输入信号。
负反馈放大电路的原理框图如图3.5所示。放大倍数（闭环放大倍数）为：
AF
A
x x A +=
=1i o f 式中d o x x A =是基本放大电路的放大倍数（开环放大倍数），o
f x x
F =是反馈网络的反馈系数。
x o
x i
图3.5 负反馈放大电路的原理框图
应用瞬时极性法判别反馈极性（判别是正反馈还是负反馈）的方法：
（1）任意设定输入信号的瞬时极性为正或为负（以⊕或 标记）。 （2）沿反馈环路逐步确定反馈信号的瞬时极性。
（3）根据反馈信号对输入信号的作用（增强或削弱）确定反馈极性。 晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性如图3.6所示。
+
-（a ）晶体管 （b ）场效应管 （c ）集成运算放大器
图3.6 晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性
3.5.2 负反馈的类型及其判别
负反馈放大电路有电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈4种类型。
电压反馈和电流反馈的判别：电压反馈的反馈信号取自输出电压，反馈信号与输出电压成正比，所以反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即0o =u ），则反馈信号消
失；电流反馈的反馈信号取自输出电流，反馈信号与输出电流成正比，所以反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路，反馈信号仍然存在。
串联反馈和并联反馈的判别：串联反馈的反馈信号和输入信号以电压串联方式叠加，即f i d u u u -=，以得到基本放大电路的净输入电压u d ，所以反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端；并联反馈的反馈信号和输入信号以电流并联方式叠加，即f i d i i i -= ，以得到基本放大电路的净输入电流i d ，所以反馈信号与输入信号加在同一个输入端。
3．负反馈对放大电路性能的影响
（1）减小放大倍数，AF A
A +=
1f 。
（2）稳定放大倍数，A dA
AF A dA +=11f f 。
（3）减小非线性失真。
（4）展宽通频带。
（5）改变输入电阻和输出电阻。
对输入电阻的影响：串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。 对输出电阻的影响：电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。
习 题
5-1 试根据F007运算放大器的电路说明为什么“2”端是反相输入端；“3”端是同相输入端。
解：“2”端是反相输入端，从此端输入输出波形与输入波形反相，““3”端是同相输入端，从此端输入输出波形与输入波形同相，
5-2 判断题图5-48图所示各电路的反馈类型。
a ）
b ）
c ）
图5-48 题5-2图
解： a) 1M Ω电阻：交直流电流并联负反馈；
3.9k Ω和12 k Ω电阻：交直流电流串联负反馈
b) R f 电阻：交流电流串联正反馈；
R e11，R e2电阻：交直流电流串联负反馈； R e12电阻：直流电流串联负反馈
c) R f ：交流电压串联负反馈；
R e1：交直流电流串联负反馈； R e2：直流电流串联负反馈
5-3 电路见图5-9，要求：(1) 指出图中的反馈电路，判断反馈极性(正、负反馈 )和类型。(2) 若已知i o 3u u -=，Ω=k 5.7/i i i u ，R 1 = R 6，求 电 阻R 6为多少？(3) 求电路的输入电阻I r
u O
u I ∞+
∞+
图5-49 题5-3图
解： (1) R 2为第一级的反馈电阻构成并联电压负反馈。4R 、R 5为第二级的反馈电压阻构成串联电压负反馈。R 6为两级间的反馈电阻构成并联电压负反馈 (2) 1616
3i i i
i u u u i i i R R +=+=
+ 6616
7.537.535
i i i i i i u u R
k R k u u u i R R ===Ω=Ω++
(3) i 7.5k r =Ω？？？？？？？？？？？？
5-4 分析图5-50中两个电路的级间反馈，试回答：(1) 是正反馈还是负反馈，是直流反
馈还是交流反馈？何种类型？(2) 各自的电压放大倍数大约是多少？
u i
u o
u i
u o
a) b)
图5-50 题5-4图
解：(1) a). R 2 ：交直流电压并联负反馈，b). R 5 ：电压串联正反馈 (2) a)
001100100
i o
o
u i
u u u A u --==
=-
b)
11110
i o i
o
u i
u u u u A u -==
= 5-5 电路见图5-51，要求：(1) 指出反馈电路，判断反馈的正负及类型；(2) 写出输出电压o u 与输入电压i u 之间关系的表达式；(3) 输入电阻 ?/i i i ==i u r
－＋
＋
∞
u O
图5-51 题5-5图
解： (1) R f ：电压并联负反馈 (2)
111i o i
o
F u F
i u u u u R A R R u R ??
-+==
=-+ ???
(3) ∞=i r
5-6 在图5-52所示的电路中，线性组件A 均为理想运算放大器(图5-52e 电路中，已知运放的最大输出电压大于U z ，且电路处于线性放大状态)，试写出各电路的输出与输入的关系式。
A
i
u o
u R
2R
a ） b)
A R 1R 2
o u i1u i2
u C
A
i
u o
u R R
R/2
3
c) d) e)
图5-52 题5-6图
解：a)
0022i o
o
u i
u u u A R R
u --==
=-
b)
2
2
21
21
o i o
u i u R R u u A R R u R R ===++ c) 1o
i o
u i
u u u A u ==
= d) 121212121i i o
i i o u u du u u C u dt R R dt
C R R ??
+=-=-+ ???
?
e)
23
2
23
3
o o z
o z R R R u u U u U R R R +=-=-
+
5-7 在图5-53所示的两个电路中A 1和A 2都是理想的集成运放放大器。 (1) 比较这两个电路在反馈方式上的不同。(2) 计算图5-53a 电路的电压放大倍数；(3) 若要图5-53a 和b 两个电路的电压放大倍数相同，则电阻R 2应选多大？
++-
+
+
-R 1R 5
R 6
R 3
u i
u o
A 1
A 2
u o 1
R 2Ω
1k Ω 9k Ω 9k Ω
1k Ω
900++-
+
+
-R 1
R 4
R 3
u i
u o
A 1
A 2
u o 1
Ω
1k R 2
a ）
b ）
图5-53 题5-7图
解：（1）a)图中的反馈方式为单级反馈，R 2、R 5为电压串联负反馈；
b)图中的反馈方式为级间反馈，R 2为电压串联负反馈 (2)
1111010019i o i
o
u u u i
u u u u A A A u -====
= (3)
222
(1)(1)1i o i
o
o i u i
u u u u u R u A R R u -==+=
=+ R 2=99 k Ω 5-8 电路见图5-54，已知15CC ±=±V V ，试分别画出S 断开和合上时的o u 波形。
图5-54 题5-8图
i
u
解：S 断开时：
326i o o
i u u u R R u -==- S 闭合时;
40.56i o o
i
u u u R R R u -==-+学生都2 5-9 电路见图5-55，R =100k Ω，求输出电压o u 与输入电压i u 之间关系的表达式。
图5-55 题5-9图
解：设第二个放大器A2的输出为o2u
对第一个放大器： 22
22o o i o
u u u u R R -
-= 得出2i o o u u u =- 对第二个放大器：2
o o u u R R
-= 得出
2o o u u =- 所以
0.5o i u u =-
5-10 试设计一电路，完成如下运算功能：i3i2i1o 1095u u u u +-=，且要求每路输入电
阻不小于10Ωk 。 5-11 加法运算电路和输入电压i1u ，i2u 的波形见图5-56，画出输出电压O u 的波形，算
出最大值om U 。
-∞
＋
u O
I /V 01
2
34
5
6
78
9
/s
I1I21V 2V
∞＋
＋
k Ω
k Ω
k Ω
k Ω
I1
I2O
t /s
图5-56 题5-11图
解：
()12122201020
i i o o i i u u u u u u +=-=-+
om 4V U =
5-12 电路见图5-57，求输出电压o u 与输入电压u i1，u i2 之间运算关系的表达式。
i
u
图5-57 题5-12图
解：设第一个放大器A1的输出为o1u 对第一个放大器：
11211
21
i i i i o u u u u u R R R ---=+ 对第二个放大器：
21212
21i o o i i i u u u u u u R R R
---=+ 12i i i u u u -= 两式相加得：12111o i u R u R R R ??
=-++
???
5-13 电路见图5-58，试求输出电压o u 与i u 之间运算关系的表达式 。
图5-58 题5-13图
解：设第一个放大器输入为的输出为i1u 对第一个放大器： 4
1134
i o o R u u u R R =
=+
又有：
1120i o u u R R -=即：4
34
1
2
0o
i R u u R R R R -
+=
所以有()
23414
o i R R R u u R R +=-
5-14 电路见图5-59，求电路中的输出电压o u 。
∞∞－
k Ω
60k Ω
Ω
∞
图5-59 题5-14图
解：对第一个放大器：
1
04020203060o u ----+=
18o u V = 对第一个放大器： 22
203060
o u --=
26o u V = 又有：1216030
o o o o
u u u u --=
7o u V = 学生5v 5-15 运算放大器组成的测量小电流I X 的电流表电路见图5-59。输出端所接的电压表满
量程为5V 、500μA ，若要得到5m A 、05.m A 、10μA 3种量程，试计算R F1、 R F2、R F3的阻值。
∞
+
图5-60 题5-15图
解：
11
5
51F F R k R ==Ω
212
5
0.5
9F F F R k R R ==Ω+
3123
5
0.01
490F F F F R k R R R ==Ω++
5-16 电路见图5-61，求i
o U U 。
图5-61 题5-16图
解：对放大器A2：15050o o
u u -=
得出1o o u u =- 对放大器A3：103
050100100o o u u u -+=得出3o o u u =-
对放大器A1：301
010100100
i o u u u -+=得出5o i u u =
5-17 电路见图5-62，已知R R R R R 1234F ====，求输出电压o u 与输入电压i u 运算
关系的微分方程。
-∞＋
＋-∞＋u O
R 4
C
图5-62 题5-17图
解：对于第一个运放
33
1
343
4
1i o o o F
R R u u u u R R R R R R -
-++= 得出11122i o o o u u u u -=- 对于第二个运放
12o o F u du C R dt -= 得出12o o F du
u R C dt
=- 所以o
O I 2F
d d u u u R C t
=- 5-18 设图5-63a 中的运算放大器都是理想的，输入电压的波形见图5-63b ，电容器上的初始电压为零，试画出u o 的波形。
i
u o1
u o3
u
O -0.1
u i1
u i2
t (s)
O
2134
t (s)
a) b)
图5-63 题5-18图
解：对于第一个运放
11
0100300
i o u u --=
得出113o i u u =- 对于第二个运放()262301001010010o i d u u dt
--=??得出2210o i u u dt =-? 对于第三个运放
120100100100
o o o
u u u -+=
得出12o o o u u u =--即：12310o i i u u u dt =+? 5-19 电路见图5-64，已知运算放大器的最大输出电压幅度为±12V ，稳压管VS 稳定电压为6V ，正向压降为 0.7V ，要求：
(1) 运算放大器A 1，A 2，A 3 各组成何种基本应用电路；(2) 若输入信号 u i = 10sin ωt V ，试画出相应的o1u ，o2u ，o u 的波形，并在图中标出有关电压的幅值。
图5-64 题5-19图
解：(1) 运算放大器A 1：反相比例放大器；
A 2：反相过零比较器； A 3 ：电压跟随器。
(2) 若输入信号 u i = 10sin ωt V ，试画出相应的o1u ，o2u ，o u 的波形，并在图中标出有关电压的幅值。
i
u
5-20 电路见图6-65，已知R 1= R 3='R = 4.7k Ω，R 2= 1k Ω，R 4 = R 6 = 10 k Ω，R 5 = R 7= 51k Ω，R B =5.1k Ω，晶体管V 的β=80，KA 为继电器，其线圈的直流电阻为800 Ω。要求：(1) 计算o u 的大小; (2) 判断晶体管V 的工作状态（截止、放大、饱和）。
t
t
图5-65 题5-20图
解：
12121322
o o i i u u u u
R R R R --=++
得出()1210.43485 5.3o o u u mV mV V -=-=-
7
7
12
257
57
4
6
o o o o
R R u u u u R R R R R R --++=
得出()12 5.3o o o u u u V =--=
5.30.70.95.1B I mA -=
= 72B I mA β= max 150.3
14.60.8
c B I mA I β-==
所以三极管处在饱和区。
1R i1
u i2
u o
u 2
R 3
R 4R 6
R 5
R
7
R R '
B
R R '
V
o1
u o2u
《数字集成电路基础》试题A （考试时间：120分钟） 班级： 姓名： 学号： 成绩： 一、填空题（共20分） 1. 数字信号的特点是在 上和 上都是断续变化的，其高电平和低电平常 用 和 来表示。 2. 常用的BCD 码有 、 、 等，常用的可靠性代码有 、 等。 3. 将十进制数45转换成8421码可得 。 4. 同步RS 触发器的特性方程为Q n+1=__________；约束方程为 。 5. 数字电路按照是否有记忆功能通常可分为两类： 、 。 6. 当数据选择器的数据输入端的个数为8时，则其地址码选择端应有 位。 7．能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为 ；而将能把数字信号转换成模拟信号的电路称为 。 8．时序逻辑电路按照其触发器是否有统一的时钟控制分为 时序电路和 时序电路。 9. 两片中规模集成电路10进制计数器串联后，最大计数容量为 位。 二、单项选择题(共 20分) 1. 对于四位二进制译码器，其相应的输出端共有 。 A ． 4个 B. 16个 C. 8个 D. 10个 2. 要实现n 1n Q Q =+,JK 触发器的J 、K 取值应为 。 A ． J=0，K=0 B. J=0，K=1 C. J=1，K=0 D. J=1，K=1 3. 图2.1所示是 触发器的状态图。 A. SR B. D C. T D. T ˊ 4．在下列逻辑电路中，不是组合逻辑电路的有 。 A.译码器 B.编码器 C.全加器 D.寄存器 图2.1
5．欲使D触发器按Q n+1=Q n工作，应使输入D= 。 A. 0 B. 1 C. Q D. Q 6．多谐振荡器可产生。 A.正弦波 B.矩形脉冲 C.三角波 D.锯齿波 7. N个触发器可以构成最大计数长度（进制数）为的计数器。 A.N B.2N C.N2 D.2N 8．随机存取存储器具有功能。 A.读/写 B.无读/写 C.只读 D.只写 9．只读存储器ROM中的内容，当电源断掉后又接通，存储器中的内容。 A.全部改变 B.全部为0 C.不可预料 D.保持不变 10. 555定时器构成施密特触发器时，其回差电压为。 A．VCC B. 1/2VCC C. 2/3VCC D. 1/3VCC 三、设计题 (共20分) 1、有一水箱由大、小两台水泵M L 和M S 供水，如图3.1所示，箱中设置了3 个水位检测元件A、B、C。水面低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过C点时水泵停止工作；水位 低于C点而高于B点时M S 单独工作；水位低于B点而高于A点时M L 单独工作；水位 低于A点时M L 和M S 同时工作。试用门电路设计一个控制两台水泵的逻辑电路，要求 电路尽量简单。 图3.1
数集复习笔记 By 潇然名词解释专项 摩尔定律：一个芯片上的晶体管数目大约每十八个月增长一倍。 传播延时：一个门的传播延时t p定义了它对输入端信号变化的响应有多快。它表示一个信号通过一个门时所经历的延时，定义为输入和输出波形的50%翻转点之间的时间。 由于一个门对上升和下降输入波形的响应时间不同，所以需定义两个传播延时。 t pLH定义为这个门的输出由低至高翻转的响应时间，而t pHL则为输出由高至低翻转 的响应时间。传播延时t p定义为这两个时间的平均值：t p=(t pLH+t pHL)/2。 设计规则：设计规则是指导版图掩膜设计的对几何尺寸的一组规定。它们包括图形允许的最小宽度以及在同一层和不同层上图形之间最小间距的限制与要求。定义设计规则 的目的是为了能够很容易地把一个电路概念转换成硅上的几何图形。设计规则的 作用就是电路设计者和工艺工程师之间的接口，或者说是他们之间的协议。 速度饱和效应：对于长沟MOS管，载流子满足公式：υ= -μξ(x)。公式表明载流子的速度正比于电场，且这一关系与电场强度值的大小无关。换言之，载流子的迁移率 是一个常数。然而在（水平方向）电场强度很高的情况下，载流子不再符合 这一线性模型。当沿沟道的电场达到某一临界值ξc时，载流子的速度将由于 散射效应（即载流子间的碰撞）而趋于饱和。 时钟抖动：在芯片的某一个给定点上时钟周期发生暂时的变化，即时钟周期在每个不同的周期上可以缩短或加长。 逻辑综合：逻辑综合的任务是产生一个逻辑级模型的结构描述。这一模型可以用许多不同的方式来说明，如状态转移图、状态图、电路图、布尔表达式、真值表或HDL描 述。 噪声容限：为了使一个门的稳定性较好并且对噪声干扰不敏感，应当使“0”和“1”的区间越大越好。一个门对噪声的灵敏度是由低电平噪声容限NM L和高电平噪声容限 NM H来度量的，它们分别量化了合法的“0”和“1”的范围，并确定了噪声的 最大固定阈值： NM L =V IL - V OL NM H =V OH - V IH
15-16学年第1学期模拟电子技术A期末试卷（B）一、判断题 1.直接耦合放大电路能够放大缓慢变化信号和直流信号，但是不能放大交流信号。 2.从能量控制和转换的角度看，功率放大器和电压放大器没有本质的区别。 3.只要电路引入了正反馈，就一定会产生正弦波振荡。 4.在LC正弦波振荡电路中，不用通用型集成运放作放大电路的原因是其上限截止频率太低。 5.单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强，而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。 6.任何单管放大电路的输入电阻都与负载电阻无关。 7.若耗尽型N沟道MOS管的U GS大于零，则其输入电阻会明显变小。 8.当OCL电路的最大输出功率为1W时，功率管的集电极最大耗散功率应大于1W。 二、单项选择题 1.P型掺杂半导体的多数载流子是（） A.空穴 B.自由电子 C.正离子 D.负离子 2.场效应管本质上是一个（） A.电流控制电流源器件 B.电压控制电流源器件 C.电流控制电压源器件 D.电压控制电压源器件 3.测得某放大电路中某晶体管三个电极对地电位分别为-1.4V、-0.7V和 -6.7V，则该三极管的类型为（） A.锗PNP B.锗NPN C.硅PNP D.硅NPN 4.下列四图为NPN管共射基本放大电路输出电压u o波形，则截止失真的波形和消除失真的主要措施均正确的是（） A.增大V BB B.减小V BB C.减小V BB D.增大V BB 5.制作频率为2MHz～20MHz的接收机的本机振荡器，应采用（） A.LC正弦波振荡电路 B.RC正弦波振荡电路 C.石英晶体正弦波振荡电路 D.多谐振荡器 6.要求将电流信号转换成与之成稳定关系的电压信号，应引入（） A.电压串联负反馈 B.电压并联负反馈 C.电流串联负反馈 D.电流并联负反馈 7.差分放大器中，若u I1=2.02V，u I2=l.98V，则u Id、u Ic分别为（） A.2V、0.02V B.2V、4V C.0.04V、2V D.0.02V、0.04V 8.设计一个两级放大电路，要求电压放大倍数的数值大于10，输入电阻大10MΩ，输出电阻小于100Ω，第一级和第二级应分别采用（） A.共漏电路、共射电路 B.共源电路、共射电路 C.共基电路、共漏电路 D.共源电路、共集电路 9.反应场效应管放大能力的一个重要参数是（） A.输入电阻 B.输出电阻 C.击穿电压 D.跨导 10.互补输出级采用共集形式是为了使（） A.电压放大倍数大 B.不失真输出电压大 C.带负载能力强 D.交越失真小 11.为防止50Hz的电网电压干扰，可以在电路中加一个（） .. ..
自我检测题 1．在存储器结构中，什么是“字”什么是“字长”，如何表示存储器的容量 解：采用同一个地址存放的一组二进制数，称为字。字的位数称为字长。习惯上用总的位数来表示存储器的容量，一个具有n字、每字m位的存储器，其容量一般可表示为n ×m位。 2．试述RAM和ROM的区别。 解：RAM称为随机存储器，在工作中既允许随时从指定单元内读出信息，也可以随时将信息写入指定单元，最大的优点是读写方便。但是掉电后数据丢失。 ROM在正常工作状态下只能从中读取数据，不能快速、随时地修改或重新写入数据，内部信息通常在制造过程或使用前写入， 3．试述SRAM和DRAM的区别。 解：SRAM通常采用锁存器构成存储单元，利用锁存器的双稳态结构，数据一旦被写入就能够稳定地保持下去。动态存储器则是以电容为存储单元，利用对电容器的充放电来存储信息，例如电容器含有电荷表示状态1，无电荷表示状态0。根据DRAM的机理，电容内部的电荷需要维持在一定的水平才能保证内部信息的正确性。因此，DRAM在使用时需要定时地进行信息刷新，不允许由于电容漏电导致数据信息逐渐减弱或消失。 4．与SRAM相比，闪烁存储器有何主要优点 解：容量大，掉电后数据不会丢失。 5．用ROM实现两个4位二进制数相乘，试问：该ROM需要有多少根地址线多少根数据线其存储容量为多少 解：8根地址线，8根数据线。其容量为256×8。 6．简答以下问题： （1）CPLD和FPGA有什么不同 FPGA可以达到比 CPLD更高的集成度，同时也具有更复杂的布线结构和逻辑实现。FPGA 更适合于触发器丰富的结构，而 CPLD更适合于触发器有限而积项丰富的结构。 在编程上 FPGA比 CPLD具有更大的灵活性；CPLD功耗要比 FPGA大；且集成度越高越明显；CPLD比 FPGA有较高的速度和较大的时间可预测性，产品可以给出引脚到引脚的最大延迟时间。CPLD的编程工艺采用 E2 CPLD的编程工艺，无需外部存储器芯片，使用简单，保密性好。而基于 SRAM编程的FPGA,其编程信息需存放在外部存储器上，需外部存储器芯片 ,且使用方法复杂，保密性差。 （2）写出三家CPLD/FPGA生产商名字。 Altera，lattice，xilinx，actel 7．真值表如表所示，如从存储器的角度去理解，AB应看为地址，F0F1F2F3应看为数据。 表
第一章 数字集成电路介绍 第一个晶体管，Bell 实验室，1947 第一个集成电路，Jack Kilby ，德州仪器，1958 摩尔定律：1965年，Gordon Moore 预言单个芯片上晶体管的数目每18到24个月翻一番。(随时间呈指数增长) 抽象层次：器件、电路、门、功能模块和系统 抽象即在每一个设计层次上，一个复杂模块的内部细节可以被抽象化并用一个黑匣子或模型来代替。这一模型含有用来在下一层次上处理这一模块所需要的所有信息。 固定成本（非重复性费用）与销售量无关；设计所花费的时间和人工；受设计复杂性、设计技术难度以及设计人员产出率的影响；对于小批量产品，起主导作用。 可变成本 （重复性费用）与产品的产量成正比；直接用于制造产品的费用；包括产品所用部件的成本、组装费用以及测试费用。每个集成电路的成本=每个集成电路的可变成本+固定成本/产量。可变成本=（芯片成本+芯片测试成本+封装成本）/最终测试的成品率。 一个门对噪声的灵敏度是由噪声容限NM L （低电平噪声容限）和NM H （高电平噪声容限）来度量的。为使一个数字电路能工作，噪声容限应当大于零，并且越大越好。NM H = V OH - V IH NM L = V IL - V OL 再生性保证一个受干扰的信号在通过若干逻辑级后逐渐收敛回到额定电平中的一个。 一个门的VTC 应当具有一个增益绝对值大于1的过渡区(即不确定区)，该过渡区以两个有效的区域为界，合法区域的增益应当小于1。 理想数字门 特性：在过渡区有无限大的增益；门的阈值位于逻辑摆幅的中点；高电平和低电平噪声容限均等于这一摆幅的一半；输入和输出阻抗分别为无穷大和零。 传播延时、上升和下降时间的定义 传播延时tp 定义了它对输入端信号变化的响应有多快。它表示一个信号通过一个门时所经历的延时，定义为输入和输出波形的50%翻转点之间的时间。 上升和下降时间定义为在波形的10%和90%之间。 对于给定的工艺和门的拓扑结构，功耗和延时的乘积一般为一常数。功耗-延时积(PDP)----门的每次开关事件所消耗的能量。 一个理想的门应当快速且几乎不消耗能量，所以最后的质量评价为。能量-延时积(EDP) = 功耗-延时积2 。 第三章、第四章CMOS 器件 手工分析模型 ()0 12' 2 min min ≥???? ??=GT DS GT D V V V V V L W K I 若＋－λ ()DSAT DS GT V V V V ,,m in min ＝ 寄生简化：当导线很短，导线的截面很大时或当 所采用的互连材料电阻率很低时，电感的影响可 以忽略：如果导线的电阻很大(例如截面很小的长 铝导线的情形)；外加信号的上升和下降时间很慢。 当导线很短，导线的截面很大时或当所采用的互 连材料电阻率很低时，采用只含电容的模型。 当相邻导线间的间距很大时或当导线只在一段很短的距离上靠近在一起时：导线相互间的电容可 以被忽略，并且所有的寄生电容都可以模拟成接 地电容。 平行板电容：导线的宽度明显大于绝缘材料的厚 度。 边缘场电容：这一模型把导线电容分成两部分： 一个平板电容以及一个边缘电容，后者模拟成一 条圆柱形导线，其直径等于该导线的厚度。 多层互连结构：每条导线并不只是与接地的衬底 耦合（接地电容），而且也与处在同一层及处在相邻层上的邻近导线耦合（连线间电容）。总之，再多层互连结构中导线间的电容已成为主要因素。这一效应对于在较高互连层中的导线尤为显著，因为这些导线离衬底更远。 例4.5与4.8表格 电压范围 集总RC 网络 分布RC 网络 0 → 50%(t p ) 0.69 RC 0.38 RC 0 → 63%(τ) RC 0.5 RC 10% → 90%(t r ) 2.2 RC 0.9 RC 0 → 90% 2.3 RC 1.0 RC 例4.1 金属导线电容 考虑一条布置在第一层铝上的10cm 长，1μm 宽的铝线，计算总的电容值。 平面(平行板)电容： ( 0.1×106 μm2 )×30aF/μm2 = 3pF 边缘电容： 2×( 0.1×106 μm )×40aF/μm = 8pF 总电容： 11pF 现假设第二条导线布置在第一条旁边，它们之间只相隔最小允许的距离，计算其耦合电 容。 耦合电容： C inter = ( 0.1×106 μm )×95 aF/μm2 = 9.5pF 材料选择：对于长互连线，铝是优先考虑的材料；多晶应当只用于局部互连；避免采用扩散导线；先进的工艺也提供硅化的多晶和扩散层 接触电阻：布线层之间的转接将给导线带来额外的电阻。 布线策略：尽可能地使信号线保持在同一层上并避免过多的接触或通孔；使接触孔较大可以降低接触电阻(电流集聚在实际中将限制接触孔的最大尺寸)。 采电流集聚限制R C , (最小尺寸)：金属或多晶至n+、p+以及金属至多晶为 5 ~ 20 Ω ；通孔(金属至金属接触)为1 ~ 5 Ω 。 例4.2 金属线的电阻 考虑一条布置在第一层铝上的10cm 长，1μm 宽的铝线。假设铝层的薄层电阻为0.075Ω/□，计算导线的总电阻： R wire ＝0.075Ω/□?(0.1?106 μm)/(1μm)＝7.5k Ω 例4.5 导线的集总电容模型 假设电源内阻为10k Ω的一个驱动器，用来驱动一条10cm 长，1μm 宽的Al1导线。 电压范围 集总RC 网络 分布RC 网络 0 → 50%(t p ) 0.69 RC 0.38 RC 0 → 63%(τ) RC 0.5 RC 10% → 90%(t r ) 2.2 RC 0.9 RC 0 → 90% 2.3 RC 1.0 RC 使用集总电容模型，源电阻R Driver ＝10 k Ω，总的集总电容C lumped ＝11 pF t 50% = 0.69 ? 10 k Ω ? 11pF = 76 ns t 90% = 2.2 ? 10 k Ω ? 11pF = 242 ns 例4.6 树结构网络的RC 延时 节点i 的Elmore 延时： τDi = R 1C 1 + R 1C 2 + (R 1+R 3) C 3 + (R 1+R 3) C 4 + (R 1+R 3+R i ) C i 例4.7 电阻-电容导线的时间常数 总长为L 的导线被分隔成完全相同的N 段，每段的长度为L/N 。因此每段的电阻和电容分别为rL/N 和cL/N R (= rL) 和C (= cL) 是这条导线总的集总电阻和电容()()()N N RC N N N rcL Nrc rc rc N L DN 2121 (22) 22 +=+=+++?? ? ??=τ 结论：当N 值很大时，该模型趋于分布式rc 线;一条导线的延时是它长度L 的二次函数;分布rc 线的延时是按集总RC 模型预测的延时的一半. 2 rcL 22＝RC DN = τ 例4.8 铝线的RC 延时.考虑长10cm 宽、1μm 的Al1导线,使用分布RC 模型，c = 110 aF/μm 和r = 0.075 Ω/μm t p = 0.38?RC = 0.38 ? (0.075 Ω/μm) ? (110 aF/μm) ? (105 μm)2 = 31.4 ns Poly ：t p = 0.38 ? (150 Ω/μm) ? (88+2?54 aF/μm) ? (105 μm)2 = 112 μs Al5： t p = 0.38 ? (0.0375 Ω/μm) ? (5.2+2?12 aF/μm) ? (105 μm)2 = 4.2 ns 例4.9 RC 与集总C 假设驱动门被模拟成一个电压源，它具有一定大小的电源内阻R s 。 应用Elmore 公式，总传播延时： τD = R s C w + (R w C w )/2 = R s C w + 0.5r w c w L 2 及 t p = 0.69 R s C w + 0.38 R w C w 其中，R w = r w L ，C w = c w L 假设一个电源内阻为1k Ω的驱动器驱动一条1μm 宽的Al1导线，此时L crit 为2.67cm 第五章CMOS 反相器 静态CMOS 的重要特性：电压摆幅等于电源电压 → 高噪声容限。逻辑电平与器件的相对尺寸无关 → 晶体管可以采用最小尺寸 → 无比逻辑。稳态时在输出和V dd 或GND 之间总存在一条具有有限电阻的通路 → 低输出阻抗 (k Ω) 。输入阻抗较高 (MOS 管的栅实际上是一个完全的绝缘体) → 稳态输入电流几乎为0。在稳态工作情况下电源线和地线之间没有直接的通路(即此时输入和输出保持不变) → 没有静态功率。传播延时是晶体管负载电容和电阻的函数。 门的响应时间是由通过电阻R p 充电电容C L (电阻R n 放电电容C L )所需要的时间决定的 。 开关阈值V M 定义为V in = V out 的点(在此区域由于V DS = V GS ，PMOS 和NMOS 总是饱和的) r 是什么：开关阈值取决于比值r ，它是PMOS 和NMOS 管相对驱动强度的比 DSATn n DSATp p DD M V k V k V V ＝ ，r r 1r +≈ 一般希望V M = V DD /2 (可以使高低噪声容限具有相近的值)，为此要求 r ≈ 1 例5.1 CMOS 反相器的开关阈值 通用0.25μm CMOS 工艺实现的一个CMOS 反相器的开关阈值处于电源电压的中点处。 所用工艺参数见表3.2。假设V DD = 2.5V ，最小尺寸器件的宽长比(W/L)n 为1.5 ()()()()()()()() V V L W V V V V k V V V V k L W L W M p DSATp Tp M DSATp p DSATn Tn M DSATn n n p 25.125.55.15.35.320.14.025.1263.043.025.10.163.01030101152266==?==----?-???----=－－－＝ 分析： V M 对于器件比值的变化相对来说是不敏感 的。将比值设为3、2.5和2，产生的V M 分别为 1.22V 、1.18V 和 1.13V ，因此使PMOS 管的宽度小于完全对称所要求的值是可以接受的。 增加PMOS 或NMOS 宽度使V M 移向V DD 或GND 。不对称的传输特性实际上在某些设计中是所希望的。 噪声容限：根据定义，V IH 和V IL 是dV out /dV in = -1(= 增益)时反相器的工作点 逐段线性近似V IH = V M - V M /g V IL = V M + (V DD - V M )/g 过渡区可以近似为一段直线，其增益等于 在开关阈值V M 处的增益g 。它与V OH 及V OL 线的交点 用来定义V IH 和V IL 。点。
实验报告 课程名称： 电路与模拟电子技术实验 指导老师： 张冶沁 成绩：__________________ 实验名称： 基本运算电路设计 实验类型： 电路实验 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.掌握集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路的设计。 2.掌握基本运算电路的调试方法。 3.学习集成运算放大器的实际应用。 二、实验内容和原理 1.实现反相加法运算电路 2.实现反相减法运算电路 3.用积分电路将方波转换为三角波 4.同相比例运算电路的电压传输特性（选做） 5.查看积分电路的输出轨迹（选做） 三、主要仪器设备 HY3003D-3型可调式直流稳压稳流电源 示波器、信号发生器、万用表 实验箱LM358运放模块 四、操作方法和实验步骤 1.两个信号的反相加法运算 1) 按设计的运算电路进行连接。 2) 静态测试：将输入接地，测试直流输出电压。保证零输入时电路为零输出。 3) 调出0.2V 三角波和0.5V 方波，送示波器验证。 4) V S1输入0.2V 三角波，V S2输入0.5V 方波，用示波器双踪观察输入和输出波形，确认电路功能正确。记录示波器波形（坐标对齐，注明幅值）。 2. 减法器（差分放大电路） 减法器电路，为了消除输入偏置电流以及输入共模成分的影响，要求R1=R2、RF=R3。
1) 按设计的运算电路进行连接。 2) 静态测试：输入接地，保证零输入时为零输出。 3) V S1和V S2输入正弦波（频率和幅值），用示波器观察输入和输出波形，确认电路功能正确。 4) 用示波器测量输入和输出信号幅值，记到表格中。 3.用积分电路转换方波为三角波 电路中电阻R2的接入是为了抑制由I IO、V IO所造成的积分漂移，从而稳定运放的输出零点。 在t<<τ2（τ2=R2C）的条件下，若V S为常数，则V O与t将近似成线性关系。因此，当V S为方波信号并满足T P<<τ2时（T P为方波半个周期时间），则V O将转变为三角波，且方波的周期越小，三角波的线性越好，但三角波的幅度将随之减小。 1) 连接积分电路，加入方波信号（幅度？）。 2) 选择频率，使T P <<τ2，用示波器观察输出和输入波形，记录线性情况和幅度。 3) 改变方波频率，使T P ≈τ2，观察并记录输出波形的线性情况和幅度的变化。 4) 改变方波频率，使T P >>τ2，观察并记录输出波形的线性情况和幅度的变化。 4.同相比例运算电压传输特性 同相比例运算电路同反相加法运算电路，其特点是输入电阻比较大，电阻R’的接入同样是为了消除平均偏置电流的影响，故要求R’=R1//R F。 1) 连接同相比例运算电路。 2) 静态测试：输入接地，保证零输入时为零输出。 3) 加入正弦波，用示波器观察输入和输出波形，验证电路功能。 4) 用示波器测出电压传输特性：示波器选择XY显示模式，选择适合的按钮设置。 5) 适当增大输入信号，使示波器显示整个电压传输特性曲线（即包含线性放大区和饱和区）。
模拟电路知识 1、基尔霍夫定理的内容是什么？ 基尔霍夫定律包括电流定律和电压定律 电流定律：在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有流出节点的支路电流的代数和恒等于零。 电压定律：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零。 2、描述反馈电路的概念，列举他们的应用。 反馈，就是在电子系统中，把输出回路中的电量输入到输入回路中去。 反馈的类型有：电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈、电流并联负反馈。负反馈的优点：降低放大器的增益灵敏度，改变输入电阻和输出电阻，改善放大器的线性和非线性失真，有效地扩展放大器的通频带，自动调节作用。 电压负反馈的特点：电路的输出电压趋向于维持恒定。 电流负反馈的特点：电路的输出电流趋向于维持恒定。 3、有源滤波器和无源滤波器的区别 无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L和C组成 有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。 集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。 6、FPGA和ASIC的概念，他们的区别。（未知） 答案：FPGA是可编程ASIC。 ASIC:专用集成电路，它是面向专门用途的电路，专门为一个用户设计和制造的。根据一个用户的特定要求，能以低研制成本，短、交货周期供货的全定制，半定制集成电路。与门阵列等其它ASIC(Application Specific IC)相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点。 7、什么叫做OTP片、掩膜片，两者的区别何在？ OTP means one time program，一次性编程 MTP means multi time program，多次性编程 OTP（One Time Program）是MCU的一种存储器类型 MCU按其存储器类型可分为MASK(掩模)ROM、OTP(一次性可编程)ROM、FLASHROM 等类型。 MASKROM的MCU价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合；FALSHROM的MCU程序可以反复擦写，灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途； OTP ROM的MCU价格介于前两者之间，同时又拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。 8、单片机上电后没有运转，首先要检查什么？ 首先应该确认电源电压是否正常。用电压表测量接地引脚跟电源引脚之间的电压，看是否是电源电压，例如常用的5V。 接下来就是检查复位引脚电压是否正常。分别测量按下复位按钮和放开复位按钮的电压值，看是否正确。 然后再检查晶振是否起振了，一般用示波器来看晶振引脚的波形，注意应该使用示波器探头的“X10”档。另一个办法是测量复位状态下的IO口电平，按住复位键不放，然后测量IO口
浙江工业大学 / 学年第一学期 《数字电路和数字逻辑》期终考试试卷 A 姓名 学号 班级 任课教师 一、填空题（本大题共10小题，每空格1分，共10分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1．十进制数（68）10对应的二进制数等于 ； 2．描述组合逻辑电路逻辑功能的方法有真值表、逻辑函数、卡诺图、逻辑电路图、波形图和硬件描述语言（HDL ）法等，其中 描述法是基础且最直接。 3．1 A ⊕可以简化为 。 4．图1所示逻辑电路对应的逻辑函数L 等于 。 A B L ≥1 & C Y C 图1 图2 5．如图2所示，当输入C 是（高电平，低电平） 时，AB Y =。 6．两输入端TTL 与非门的输出逻辑函数AB Z =，当A =B =1时，输出低电平且V Z =0.3V ，当该与非门加上负载后，输出电压将(增大，减小) 。 7．Moore 型时序电路和Mealy 型时序电路相比， 型电路的抗干扰能力更强。 8．与同步时序电路相比，异步时序电路的最大缺陷是会产生 状态。 9．JK 触发器的功能有置0、置1、保持和 。 10．现有容量为210×4位的SRAM2114，若要将其容量扩展成211×8位，则需要 片这样 的RAM 。 二、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 11．十进制数（172）10对应的8421BCD 编码是 。 【 】 A ．（1111010）8421BCD B ．（10111010）8421BCD C ．（000101110010）8421BC D D ．（101110010）8421BCD 12．逻辑函数AC B A C B A Z +=),,(包含 个最小项。 【 】
第7章 集成运放组成的运算电路 本章教学基本要求 本章介绍了集成运放的比例、加减、积分、微分、对数、指数和乘法等模拟运算电路及其应用电路以及集成运放在实际应用中的几个问题。表为本章的教学基本要求。 表 第7章教学内容与要求 学完本章后应能运用虚短和虚断概念分析各种运算电路，掌握比例、求和、积分电路的工作原理和输出与输入的函数关系，理解微分电路、对数运算电路、模拟乘法器的工作原理和输出与输入的函数关系，并能根据需要合理选择上述有关电路。 本章主要知识点 1. 集成运放线性应用和非线性应用的特点 由于实际集成运放与理想集成运放比较接近，因此在分析、计算应用电路时，用理想集成运放代替实际集成运放所带来的误差并不严重，在一般工程计算中是允许的。本章中凡未特别说明，均将集成运放视为理想集成运放。 集成运放的应用划分为两大类：线性应用和非线性应用。 (1) 线性应用及其特点 集成运放工作在线性区必须引入深度负反馈或是兼有正反馈而以负反馈为主，此时其输出量与净输入量成线性关系，但是整个应用电路的输出和输入也可能是非线性关系。 集成运放工作在线性区时，它的输出信号o U 和输入信号（同相输入端+U 和反相输入端-U 之差）满足式（7-1） )(od o -+-=U U A U (7-1) 在理想情况下，集成运放工作于线性区满足虚短和虚断。虚短：是指运放两个输入端之间的电压几乎等于零；虚断：是指运放两个输入端的电流几乎等于零。即 虚短：0≈-+-U U 或 +-≈U U 虚断：0≈=+-I I
(2) 非线性应用及其特点 非线性应用中集成运放工作在非线性区，电路为开环或正反馈状态，集成运放的输出量与净输入量成非线性关系)(od o +--≠U U A U 。输入端有很微小的变化量时，输出电压为正饱和电压或负饱和电压值（饱和电压接近正、负电源电压），+-=U U 为两种状态的转折点。即 当+->U U 时，OL o U U = 当+-低频典型例题--部分参考答案
复习题 一、填空： 1.为使BJT发射区发射电子，集电区收集电子，必须具备的条件是（发射极正偏，集电极 反偏）。 2.N型半导体是在纯硅或锗中加入（磷（+5））元素物质后形成的杂质半导体。 3.差分放大电路对（差模）信号有放大作用，对（共模）信号起到抑制作用。 4.在电容滤波和电感滤波中，（电感）滤波适用于大电流负载，（电容）滤波的直流输出电压高。 5．集成运放主要包括输入级、( 中间级)、( 输出级)和 ( 偏置)电路。其中输入级一般采用( 差分放大)电路。 6.为稳定放大器的静态工作点，应在放大电路中引入（直流负）反馈，为稳定放大器 的输出电压应引入（电压负）反馈。 7．甲类功放电路相比，乙类互补对称功率放大电路的优点是（效率高，管耗小），其最高效率可达到（ 78.5% ），但容易产生（交越）失真。 8．集成运算放大器是一种采用（直接）耦合方式的多级放大电路，它的输入级常采用差分电路形式，其作用主要是为了克服（零漂、温漂）。 9．若放大器输入信号电压为1mV,输出电压为1V，加入负反馈后，为达到同样输出需要的输入信号为10mV，该电路的反馈深度为（ 10 ）。 10．产生1Hz～1MHz范围内的低频信号一般采用（ RC ）振荡器，而产生1MHz以上的高频信号一般采用（ LC ）振荡器。 11．半导体二极管具有（单向导电）作用，稳压二极管用作稳压元件时工作在（反向击穿）状态。 12．晶体三极管是一种（电流控制电流）控制型器件，当工作在饱和区时应使其发射结（正偏）集电结（反偏），而场效应管是一种( 电压控制电流 ) 控制型器件。 13．集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻、（低）输出电阻的（直接）耦合方式的多级放大电路。 14．差分放大电路有四种输入－输出方式，其差模电压增益大小与输（出）有关而与输（入）方式无关。 15．在放大电路中引入（直流负）反馈可以稳定放大电路的静态工作点，。
1．集成电路的发展过程经历了哪些发展阶段？划分集成电路的标准是什么？ 集成电路的发展过程: ?小规模集成电路(Small Scale IC，SSI) ?中规模集成电路(Medium Scale IC，MSI) ?大规模集成电路(Large Scale IC，LSI) ?超大规模集成电路(Very Large Scale IC，VLSI) ?特大规模集成电路(Ultra Large Scale IC，ULSI) ?巨大规模集成电路(Gigantic Scale IC，GSI） 划分集成电路规模的标准 2．超大规模集成电路有哪些优点？ 1. 降低生产成本 VLSI减少了体积和重量等,可靠性成万倍提高,功耗成万倍减少. 2.提高工作速度 VLSI内部连线很短,缩短了延迟时间.加工的技术越来越精细.电路工作速度的提高,主要是依靠减少尺寸获得. 3. 降低功耗 芯片内部电路尺寸小,连线短,分布电容小,驱动电路所需的功率下降. 4. 简化逻辑电路 芯片内部电路受干扰小,电路可简化. 5.优越的可靠性 采用VLSI后，元件数目和外部的接触点都大为减少，可靠性得到很大提高。 6.体积小重量轻 7.缩短电子产品的设计和组装周期 一片VLSI组件可以代替大量的元器件,组装工作极大的节省,生产线被压缩,加快了生产速度. 3．简述双阱CMOS工艺制作CMOS反相器的工艺流程过程。 1、形成N阱 2、形成P阱 3、推阱 4、形成场隔离区 5、形成多晶硅栅 6、形成硅化物 7、形成N管源漏区 8、形成P管源漏区 9、形成接触孔10、形成第一层金属11、形成第一层金属12、形成穿通接触孔13、形成第二层金属14、合金15、形成钝化层16、测试、封装，完成集成电路的制造工艺 4．在VLSI设计中，对互连线的要求和可能的互连线材料是什么？ 互连线的要求 低电阻值：产生的电压降最小；信号传输延时最小（RC时间常数最小化） 与器件之间的接触电阻低 长期可靠工作 可能的互连线材料 金属（低电阻率），多晶硅（中等电阻率），高掺杂区的硅(注入或扩散)（中等电阻率）
中国科学技术大学苏州研究院软件学院 数字集成电路设计 期中考试 (2010年10月11日2:00pm—3:30pm) 1.问答题 a)叙述摩尔定律（5分）。 b)叙述评价数字集成电路设计质量的四个基本特性（6分）。 c)叙述长沟MOS晶体管与短沟MOS晶体管的区别(6分）。 d)MOS管的电容由哪几部分构成?并说出在不同工作模式下的区别(8分）。 e)以反相器为例,说出静态CMOS电路的功耗包括哪几部分(6分）？ f)数字集成电路按比例缩小有几种情形（6分）? g)下面的两种电路哪个性能(速度)更优越一些?并说出原因(5分）。 h)下面的电路哪个是无比逻辑,哪个是有比逻辑?并说出有比逻辑与无比 逻辑的区别(5分）。 2．下图为一RC网络。计算： a)从输入In到Out1的Elmore延时（5分）;b)从输入In到Out2的Elmore延时（5分）;c)确定哪条路径是关键路径（3分）?
3.假设下图中反相器由标准CMOS实现,并且具有对称的电压传输特性。假设 C intrinsic = C gate (γ=1),单位尺寸反相器的等效电阻与电容为R和C。单位尺 寸反相器的本征延时为t inv。反相器inv2, inv3和inv4的尺寸S1，S2和S3不小于1。 a)确定S1，S2和S3使时延最小（5分），并计算总的最小时延（以t inv为单位） （5分）。 b)确定反相器inv2, inv3和inv4的尺寸S1，S2和S3使功耗达到最小（4分）。4．如下图所示的逻辑网络，要求确定复合门电容y和z使A端到B端延时最小。 a)计算A端到B端总的逻辑努力LE（3分）;b)计算A端到B端总的电气努力F （2分）;c)计算A端到B端总的分支努力B (3分）;d)计算A端到B端总的路径努力PE (2分）;e)确定最佳级努力SE (3分）(近似为整数);f)确定A端到B端的最小时延（以t inv为单位）(3分）;g)确定电容y (5分）;h)确定电容z (5分）。
中南民族大学电子信息工程学院电路分析典型习题与解答
目录 第一章：集总参数电路中电压、电流的约束关系 (1) 1.1、本章主要内容： (1) 1.2、注意： (1) 1.3、典型例题： (2) 第二章网孔分析与节点分析 (3) 2.1、本章主要内容： (3) 2.2、注意： (3) 2.3、典型例题： (4) 第三章叠加方法与网络函数 (7) 3.1、本章主要内容： (7) 3.2、注意： (7) 3.3、典型例题： (7) 第四章分解方法与单口网络 (9) 4.1、本章主要内容： (9) 4.2、注意： (10) 4.3、典型例题： (10) 第五章电容元件与电感元件 (12) 5.1、本章主要内容： (12) 5.2、注意： (12) 5.3、典型例题： (12) 第六章一阶电路 (14) 6.1、本章主要内容： (14) 6.2、注意： (14)
6.3、典型例题： (15) 第七章二阶电路 (19) 7.1、本章主要内容： (19) 7.2、注意: (19) 7.3、典型例题： (20) 第八章阻抗与导纳 (21) 8.1、本章主要内容： (21) 8.2、注意: (21) 8.3、典型例题： (21) 附录：常系数微分方程的求解方法 (24) 说明 (25)
第一章：集总参数电路中电压、电流的约束关系 1.1、本章主要内容： 本章主要讲解电路集总假设的条件，描述电路的变量及其参考方向，基尔霍夫定律、电路元件的性质以及支路电流法。 1.2、注意： 1、复杂电路中，电压和电流的真实方向往往很难确定，电路中只标出参考 方向，KCL,KVL均是对参考方向列方程，根据求解方程的结果的正负与 参考方向比较来确定实际方向. 2、若元件的电压参考方向和电流参考方向一致，为关联的参考方向， 此时元件的吸收功率P吸=UI，或P发=-UI 若元件的电压参考方向和电流参考方向不一致，为非关联的参考方向， 此时元件的吸收功率P吸=-UI，或P发=UI 3、独立电压源的端电压是给定的函数，端电流由外电路确定（一般不为0） 独立电流源的端电流是给定的函数，端电压由外电路确定（一般不为0） 4、受控源本质上不是电源，往往是一个元件或者一个电路的抽象化模型， 不关心如何控制，只关心控制关系，在求解电路时，把受控源当成独立 源去列方程，带入控制关系即可. 5、支路电流法是以电路中b条支路电流为变量，对n-1个独立节点列KCL 方程，由元件的VCR，用支路电流表示支路电压再对m（b-n+1）个网 孔列KVL方程的分析方法.（特点：b个方程，变量多，解方程麻烦）
Digital Integrated Circuits Final Exam, Fall 2011 School of Software Engineering University of Science and Technology of China (19:00pm–21:00 pm November24th, 2011) Name:Student ID:Score: 1. Which of the following two circuits is better in terms of speed? Why?(5 points) 2. Describe at least two methods to reduce power dissipation of digital integrated circuits. (5 points) 3. What are the advantage and disadvantage of using the transistor M r in the figure below? (4 points) 4.Reconstruct the following circuit logically to avoid glitches.Describe at least one other method to avoid glitches. (5 points) 5.Sketch a transistor-level circuit for a 6-Transistor SRAM. Describe how to size transistors to ensure writing reliability and reading stability.What is the purpose of having PMOS transistors? (10 points)