Tất cả câu hỏi

Đáp án đúng: "Decreased.". Trong op-amp hai tầng bù Miller, khi tín hiệu vào lớn làm cặp vi sai chuyển hẳn sang một nhánh, toàn bộ dòng đuôi I_D5 nạp hoặc xả tụ C_c, nên tốc độ biến thiên điện áp ra bị giới hạn ở SR = I_D5/C_c. Tăng C_c với cùng dòng phân cực thì SR giảm. "Increased." sai vì nó đi ngược quan hệ tỉ lệ nghịch giữa SR và C_c; muốn tăng SR phải tăng dòng đuôi hoặc giảm tụ. "Unchanged." sai vì C_c nằm trực tiếp ở mẫu số của SR, nên mọi thay đổi của tụ đều làm SR đổi theo. "Negative." sai vì slew rate là độ lớn tốc độ thay đổi điện áp tối đa, luôn dương; tăng tụ chỉ làm giá trị này nhỏ đi chứ không đổi dấu.

Đáp án đúng: "316μS". Dòng đuôi I_BN = 0.1 mA chia đều nên I_D1 = I_D2 = 0.05 mA. Với W/L = 10 μm/1 μm = 10, β = μnCox·W/L = 100 μA/V² × 10 = 1 mA/V². Theo mô hình Shichman-Hodges ở vùng bão hoà, g_m = √(2β·I_D) = √(2 × 1 mA/V² × 0.05 mA) = √(10⁻⁷) ≈ 316 μS (tương ứng V_ov = 0.316 V). Trong mạch, tải gương M3, M4 thực ra là PMOS, nhưng điều đó không ảnh hưởng phép tính g_m của cặp vào NMOS. Vì g_m tỉ lệ với √(β·I_D), mỗi lần g_m nhỏ đi 10 lần đòi tích β·I_D nhỏ đi 100 lần, nên các giá trị nhỏ hơn đều là lỗi bậc đơn vị. "31.6μS" sai vì cần β·I_D nhỏ hơn 100 lần, chẳng hạn đọc nhầm 100 μA/V² thành 1 μA/V². "3.16μS" sai vì cần tích đó nhỏ hơn 10⁴ lần, không khớp bất kỳ số liệu nào của đề. "0.316μS" sai vì cần nhỏ hơn 10⁶ lần, tức nhầm cả μA lẫn mA trong β và I_D khi đổi đơn vị.

Đáp án đúng: "An increased influence of Cgd". Tầng common-source có độ lợi đảo A_v = −g_m·R_out với độ lớn lớn, và C_gd nối giữa ngõ vào (cổng) với ngõ ra (máng). Dòng qua C_gd tỉ lệ v_g(1 + |A_v|), nên nhìn từ ngõ vào nó tương đương một tụ C_gd(1 + |A_v|) xuống đất: hiệu ứng Miller khuếch đại ảnh hưởng của C_gd và thường quyết định cực ngõ vào. "A reduced influence of Cgs" sai vì C_gs nối từ cổng tới cực nguồn đang ở đất xoay chiều, không chịu nhân Miller; sự giảm C_gs là đặc trưng của source follower. "A single-ended output" sai vì ngõ ra đơn là do cấu trúc mạch, không phải hệ quả của hiệu ứng Miller. "Decreasing CL" sai vì Miller không làm giảm tụ tải; ở phía ra C_gd còn cộng thêm xấp xỉ C_gd(1 + 1/|A_v|) vào điện dung nút ra.

Đáp án đúng: "A reduced influence of Cgs". Ở source follower, cực nguồn bám theo cực cổng với độ lợi A_v ≈ 1, nên điện áp trên C_gs là v_g(1 − A_v) rất nhỏ; nhìn từ ngõ vào, C_gs chỉ còn tương đương C_gs(1 − A_v). Hiệu ứng Miller ở đây làm giảm (bootstrap) ảnh hưởng của C_gs. "An increased influence of Cgd" sai vì ở source follower cực máng nối ray nguồn, là đất xoay chiều, nên C_gd chỉ nằm từ cổng xuống đất, không bị nhân lên. "Decreasing RL" sai vì điện trở tải do mạch ngoài quyết định, hiệu ứng Miller chỉ biến đổi điện dung nhìn thấy chứ không thay đổi R_L. "A differential output" sai vì source follower là tầng ngõ vào đơn, ngõ ra đơn; hiệu ứng Miller không tạo ra ngõ ra vi sai.

Đáp án đúng: "It enhances common-mode rejection". Cặp vi sai khuếch đại hiệu hai ngõ vào và triệt phần chung: nhiễu nguồn, nhiễu ghép hay trôi nhiệt xuất hiện như nhau ở hai nhánh bị loại bỏ, cho tỉ số triệt chế độ chung (CMRR) cao; đây là lý do nó có mặt ở tầng vào của hầu hết op-amp. "It reduces power consumption significantly" sai vì cặp vi sai cần hai nhánh và một nguồn dòng đuôi, tiêu tốn dòng ít nhất ngang hoặc hơn một tầng đơn, không phải lựa chọn để tiết kiệm công suất. "It allows for single-ended signal processing" sai vì xử lý ngõ đơn vốn làm được bằng tầng một transistor; giá trị của cặp vi sai nằm ở xử lý tín hiệu vi sai. "It is simpler to design compared to single-transistor stages" sai vì nó phức tạp hơn: cần hai transistor khớp nhau, nguồn dòng đuôi và tải đối xứng.

Đáp án đúng: "50 kΩ". Theo sơ đồ, nguồn dòng đuôi 0.2 mA chia đều nên I_D2 = I_D4 = 0.1 mA. Mỗi transistor có r_o = 1/(λ·I_D) = 1/(0.1 V⁻¹ × 0.1 mA) = 100 kΩ. Nhìn vào nút ra v_O (máng M2 nối máng M4), máng M2 nhìn thấy r_o2 xuống phía nguồn chung, còn máng M4 nhìn thấy r_o4 lên V_DD; hai điện trở này song song nên R_out ≈ r_o2 ∥ r_o4 = 100 kΩ ∥ 100 kΩ = 50 kΩ. "100 kΩ" sai vì đó chỉ là r_o của một transistor, bỏ quên nhánh song song còn lại tại nút ra. "200 kΩ" sai vì đó là kết quả khi cộng nối tiếp r_o2 với r_o4, hoặc khi tính r_o với dòng 0.05 mA; cả hai đều trái với mạch, nơi hai điện trở song song và mỗi nhánh mang 0.1 mA. "150 kΩ" sai vì không có cách ghép nào của hai điện trở 100 kΩ cho ra giá trị này; nó lớn hơn cả từng r_o, trong khi phép song song luôn cho kết quả nhỏ hơn.

Đáp án đúng: "The difference between the input voltages". Điện áp vào vi sai được định nghĩa là v_ID = v_IN1 − v_IN2, tức hiệu của hai điện áp vào; phần còn lại của tín hiệu là điện áp vào chung v_IC = (v_IN1 + v_IN2)/2, và mỗi ngõ vào có thể viết lại thành v_IC ± v_ID/2. "Only on the common-mode input voltage" sai vì điện áp chung là trung bình của hai ngõ vào, chính là thành phần mà cặp vi sai cố tình loại bỏ, không phải đại lượng vi sai. "Only on the differential input voltage" sai vì đây là câu nói vòng, mô tả một thứ phụ thuộc vào điện áp vi sai chứ không cho biết điện áp vi sai được tính từ hai ngõ vào ra sao. "The sum of the input voltages" sai vì tổng hai ngõ vào (chia hai) cho điện áp chung; khi hai ngõ vào bằng nhau thì tổng khác không nhưng tín hiệu vi sai bằng không.

Đáp án đúng: "The tail current source and circuit symmetry". Trong cặp vi sai có tải đối xứng, nguồn dòng đuôi I_SS chia đều cho hai nhánh khi không có tín hiệu vi sai, mỗi nhánh mang I_SS/2, nên điện áp ra chế độ chung xấp xỉ V_DD − R_D·I_SS/2: nó do dòng đuôi và sự đối xứng của hai nhánh quyết định. "The input common-mode voltage" sai vì với nguồn dòng đuôi lý tưởng, thay đổi điện áp vào chung chỉ dời điện áp nút nguồn chung v_S, dòng mỗi nhánh vẫn là I_SS/2 nên điện áp ra chung gần như không đổi. "The transistor's threshold voltage" sai vì V_t chỉ ảnh hưởng V_GS và v_S, không đổi dòng nhánh đã bị nguồn đuôi ấn định. "The power supply noise" sai vì nhiễu nguồn là nhiễu loạn chồng lên điểm làm việc, không phải đại lượng thiết lập mức ra chung; chính cấu trúc vi sai còn giúp triệt nó như một tín hiệu chung.

Đáp án đúng: "To interface with the physical world via transducers and sensors.". Đại lượng vật lý như âm thanh, ánh sáng, nhiệt độ, sóng vô tuyến đều liên tục; cảm biến và bộ chuyển đổi cho ra tín hiệu tương tự nhỏ cần được khuếch đại, lọc, chuyển đổi ADC/DAC trước và sau khi xử lý số, nên mạch tương tự vẫn không thể thiếu. "Because all modern systems are fully analog." sai vì đa số hệ thống hiện đại xử lý chủ yếu bằng số, phần tương tự chỉ nằm ở biên giao tiếp. "Because digital circuits are less reliable than analog circuits." sai vì mạch số thường bền với nhiễu và biến thiên công nghệ hơn mạch tương tự, nên đó không phải lý do. "To increase the complexity of analog systems beyond digital systems." sai vì tăng độ phức tạp không phải là mục tiêu thiết kế, và xu hướng là chuyển chức năng sang miền số càng nhiều càng tốt.

Đáp án đúng: "32". Bản điều chỉnh năm 1975 của định luật Moore dự đoán số linh kiện trên mỗi die tăng gấp đôi sau mỗi hai năm, nên trong 10 năm có 5 lần nhân đôi, hệ số tăng là 2^5 = 32. "10" sai vì đó là cách đọc tăng tuyến tính hoặc tăng một bậc thập phân, không phản ánh quy luật nhân đôi theo hàm mũ. "1024" sai vì 2^10 ứng với nhân đôi mỗi năm, tức nhịp của phát biểu ban đầu năm 1965 chứ không phải bản 1975. "128" sai vì 2^7 đòi bảy lần nhân đôi trong 10 năm, tức chu kỳ khoảng 17 tháng, không khớp với nhịp hai năm của bản 1975.

Đáp án đúng: "To simulate circuits for design verification and evaluation.". SPICE giải hệ phương trình mạch dựa trên mô hình linh kiện để tính điểm làm việc, đáp ứng tần số và quá độ, giúp nhà thiết kế kiểm chứng và đánh giá mạch trước khi chế tạo, nhất là với vi mạch không thể sửa sau khi tape-out. "To fabricate experimental circuits." sai vì SPICE là phần mềm mô phỏng, không chế tạo mạch; việc chế tạo do quy trình công nghệ ở xưởng đúc thực hiện. "To replace mathematical models in circuit analysis." sai vì SPICE chính là dùng các mô hình toán của transistor (như BSIM) để tính, nên nó dựa vào mô hình chứ không thay thế chúng; phân tích tay vẫn cần để hiểu và định cỡ mạch. "To design mechanical systems." sai vì SPICE chuyên cho mạch điện tử, không phải công cụ thiết kế hệ cơ khí.

Đáp án đúng: "0.84". Diện tích die không đổi mà số linh kiện tăng gấp đôi sau hai năm thì mật độ tăng √2 lần mỗi năm. Diện tích một linh kiện tỉ lệ với bình phương kích thước tuyến tính, nên kích thước tuyến tính nhân với (1/√2)^(1/2) = 2^(−1/4) ≈ 0.84 mỗi năm; kiểm lại 0.84² ≈ 0.71 cho diện tích mỗi năm và 0.71² ≈ 0.5 sau hai năm. "0.71" sai vì đó là hệ số thu nhỏ diện tích mỗi năm, hoặc hệ số kích thước tuyến tính sau cả hai năm, không phải kích thước tuyến tính mỗi năm. "0.50" sai vì đó là hệ số thu nhỏ diện tích sau hai năm, gộp cả hai bước. "0.60" sai vì 0.6² = 0.36 nghĩa là mật độ tăng gần 2.8 lần mỗi năm, nhanh hơn rất nhiều so với gấp đôi mỗi hai năm.

Đáp án đúng: "The supply voltage decreases, reducing signal swing without a corresponding reduction in noise". Thu nhỏ CMOS buộc giảm điện áp nguồn để bảo vệ ôxít cổng mỏng, nên biên độ tín hiệu cho phép co lại; còn nhiễu nhiệt kT/C và nhiễu linh kiện không giảm theo, dẫn tới dải động và tỉ số tín hiệu trên nhiễu bị thu hẹp, buộc nhà thiết kế analog tốn thêm công suất hoặc diện tích. "The number of transistors per chip decreases over time." sai vì theo định luật Moore số transistor trên chip tăng chứ không giảm. "Digital circuits cannot be integrated with analog circuits on the same chip." sai vì mạch hỗn hợp tín hiệu trên cùng chip (SoC) là thực tế phổ biến, khó khăn chỉ ở nhiễu ghép chứ không phải không tích hợp được. "CMOS technology is primarily designed for low-power applications only." sai vì CMOS được dùng cho đủ dải ứng dụng kể cả hiệu năng cao, và điều này không giải thích được khó khăn riêng của analog.

Đáp án đúng: "Overshoot in the transient response.". Với hệ hồi tiếp bậc hai, phase margin 65.5° ứng với Q = 0.707 (đáp ứng tần số phẳng tối đa) còn 76.3° ứng với Q = 0.5 (tắt dần tới hạn). Nằm giữa hai mốc, 0.5 < Q < 0.707: biên độ tần số không có đỉnh nhưng hệ vẫn dưới tắt dần, nên đáp ứng bước còn vọt lố nhỏ (dưới 4.3%). "A maximally flat frequency response." sai vì tính chất đó chỉ đạt đúng tại PM = 65.5°; PM lớn hơn cho đáp ứng giảm sớm hơn, không còn phẳng tối đa. "Reduced gain compared to the amplifier without feedback." sai vì giảm độ lợi là hệ quả chung của mọi hồi tiếp âm, không phải dấu hiệu riêng của khoảng phase margin này. "Increased bandwidth." sai vì mở rộng băng thông cũng là tính chất chung của hồi tiếp âm, không phân biệt được hệ có phase margin trong khoảng đã cho.

Đáp án đúng: "8 V/V". Ở tần số thấp độ lợi vòng hở A(0) = 40 V/V; với β = 0.1 độ lợi vòng là Aβ = 4 và lượng hồi tiếp 1 + Aβ = 5. Bỏ qua tải của mạng hồi tiếp lên điện trở vào 5 kΩ và điện trở ra 2 kΩ, độ lợi vòng kín A_f = A/(1 + Aβ) = 40/5 = 8 V/V, thấp hơn mức lý tưởng 1/β = 10 V/V vì A không đủ lớn. "4 V/V" sai vì đó là độ lợi vòng Aβ, không phải độ lợi vòng kín. "40 V/V" sai vì đó là độ lợi vòng hở của bộ khuếch đại khi chưa có hồi tiếp, hồi tiếp âm phải làm nó giảm đi. "30 V/V" sai vì không có phép tính hồi tiếp nào cho ra giá trị này; muốn đạt 30 V/V thì β phải chỉ khoảng 0.0083.

Đáp án đúng: "0.075". Ở tần số thấp A(0) = 40 V/V. Coi mạng hồi tiếp series-shunt lý tưởng (không tải lên điện trở vào 5 kΩ và điện trở ra 2 kΩ), độ lợi vòng kín là A_f = A/(1 + Aβ). Đặt 10 = 40/(1 + 40β) ⇒ 1 + 40β = 4 ⇒ β = 3/40 = 0.075. "0.025" sai vì đó là 1/40; với giá trị này 1 + Aβ = 2 và độ lợi vòng kín là 20 V/V chứ không phải 10. "0.100" sai vì đó là 1/β = 10 theo giả thiết độ lợi vòng hở vô hạn; với A chỉ 40 thì β = 0.1 cho 40/5 = 8 V/V, thấp hơn yêu cầu. "1.000" sai vì hồi tiếp toàn phần biến mạch thành bộ đệm, độ lợi vòng kín chỉ còn 40/41 ≈ 0.98 V/V.

Đáp án đúng: "The output voltage is out of phase with the input.". Bộ khuếch đại đảo đưa tín hiệu vào cực đảo của op-amp, độ lợi lý tưởng là −R_f/R_in, dấu trừ nghĩa là điện áp ra lệch 180° so với điện áp vào: vào tăng thì ra giảm. "The output voltage is in phase with the input." sai vì cùng pha là tính chất của bộ khuếch đại không đảo, nơi tín hiệu vào cực không đảo. "The output current is proportional to the input current." sai vì mạch được định nghĩa theo quan hệ điện áp; dòng ra phụ thuộc tải và không phải nguyên lý làm việc của mạch đảo. "The output voltage is always greater than the input." sai vì độ lớn độ lợi R_f/R_in có thể nhỏ hơn 1, khi đó ra nhỏ hơn vào; mạch đảo vẫn suy giảm được tín hiệu.

Đáp án đúng: "Negative feedback.". Hồi tiếp âm so sánh ngõ ra với ngõ vào và trừ sai lệch, nên biến động của độ lợi thuận và nhiễu, méo xâm nhập ở các tầng trong vòng (nhất là tầng ra) đều bị chia cho lượng hồi tiếp 1 + Aβ; độ lợi vòng kín chỉ còn phụ thuộc chủ yếu vào β của mạng thụ động. "Positive feedback." sai vì hồi tiếp dương cộng thêm tín hiệu vào chính nó, làm tăng độ nhạy và có thể dẫn tới bão hoà hay dao động, dùng cho mạch chốt hay dao động chứ không để giảm nhiễu. "No feedback." sai vì không có hồi tiếp thì mọi biến thiên của A và nhiễu nội tại đi thẳng ra ngõ ra mà không được nén. "None of the above." sai vì đã có một cấu trúc thoả yêu cầu là hồi tiếp âm.

Đáp án đúng: "Separate the dominant and non-dominant poles to enhance stability". Khi đặt tụ bù Miller giữa ngõ vào và ngõ ra tầng hai, điện dung hiệu dụng ở nút vào bị nhân lên nên cực trội dời xuống thấp, đồng thời hồi tiếp qua tụ làm trở kháng nút ra giảm ở tần số cao nên cực không trội bị đẩy lên; hai cực cách xa nhau giúp tăng phase margin. "Lower the input impedance" sai vì tách cực nhắm vào vị trí các cực của hàm truyền, không phải điều chỉnh trở kháng vào của mạch. "Increase the output voltage" sai vì kỹ thuật này không đổi độ lợi DC hay biên độ ra, chỉ thay đổi đáp ứng tần số. "Increase the bandwidth" sai vì cực trội bị kéo xuống thấp hơn nên băng thông vòng hở thực ra giảm; đó là cái giá đổi lấy ổn định.

Đáp án đúng: "g_m7 / C_c". Trong op-amp hai tầng bù Miller, tụ C_c nối từ ngõ vào sang ngõ ra tầng hai tạo một đường truyền thẳng; zero xuất hiện ở tần số mà dòng qua C_c triệt tiêu dòng g_m7·v của transistor tầng hai, tức sC_c = g_m7, nên ω_z ≈ g_m7/C_c và nằm ở nửa mặt phẳng phải. "g_m1 / C_c" sai vì biểu thức đó là tần số độ lợi đơn vị (unity-gain frequency) của op-amp, do transistor vào tầng một quyết định. "C_c / g_m7" sai vì đó là nghịch đảo, có thứ nguyên thời gian chứ không phải tần số góc. "g_m7 × C_c" sai vì tích này sai thứ nguyên và mâu thuẫn với thực tế rằng tăng C_c làm zero tụt xuống tần số thấp hơn.