[发明专利]一种用于MOS晶体管模拟集成电路的小信号分析方法

摘要

本发明公开了一种用于MOS晶体管模拟集成电路的小信号分析方法，具体是将MOS晶体管抽象成一个多端放大器，将与多端放大器一起构成放大电路的阻抗元件抽象成多端反馈回路，多端放大器与多端反馈回路形成一个完整的多端小信号控制与反馈系统。采用矩阵计算方法，对MOS晶体管构成的放大电路的输入信号、输出信号、反馈信号、净输入信号、放大系数及反馈系数等多端参数之间的关系进行分析。该方法可以从系统角度对模拟集成电路进行小信号的计算与分析，快速求解出模拟集成电路的传递函数、输入阻抗，输出阻抗等小信号参数，具有步骤简单、计算效率高的优点。

主权项

一种用于MOS晶体管模拟集成电路的小信号分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)提取多端放大器模型，多端放大器模型如下：将MOS晶体管中的小信号漏源电流i_d表示为放大系数矢量与小信号控制电压矢量的乘积，即其中，g_m是由栅极电压变化引起的放大系数，g_mb是由衬偏效应引起的放大系数，g_md是由沟道长度调制效应引起的放大系数；v_gs表示MOS晶体管栅源两端所加的小信号电压，v_bs表示MOS晶体管衬源两端所加的小信号电压，v_ds表示MOS晶体管漏源两端所加的小信号电压；(2)确定多端输入信号与反馈系数矩阵：断开反馈，分析出多端放大器输入信号，然后根据输出的信号分析系统其他元件对多端放大器净输入信号的影响，确定反馈系数矩阵；(3)根据多端控制反馈系统模型，求解输出信号，其中所述多端控制反馈系统模型为：一个电路系统等效为M个输入端和N个输出端；M个输入端信号经过多端放大器A进行放大，N个输出端的输出信号经过多个反馈回路F，在输入端形成反馈总和信号GS，反馈总和信号与输入信号的叠加形成多端放大器A的净输入信号D；设M个输入端(I₁,I₂,……,I_M)构成输入信号矩阵[I]，N个输出端(O₁,O₂,……,O_N)构成输出信号矩阵[O]；输出信号矩阵[O]经过一个反馈系数为M×N矩阵[F]的多端反馈回路，在M个输入端形成反馈总和矩阵[GS]；此反馈总和矩阵[GS]与输入信号矩阵[I]叠加形成净输入信号矩阵[D]；放大系数为N×M矩阵[A]的多端放大器与多端反馈回路形成MOS晶体管多端小信号闭合回路系统；[E]表示单位矩阵，各多端信号之间的关系为：[O]＝([E]+[A][F])^‑1[A][I]；(4)根据各小信号参数的定义，利用输出信号，求解出小信号参数。