Câu hỏi: ACD301 Thiết kế vi mạch tương tự – Bộ ôn tập số 1

Đáp án đúng: "0.90 mA". Ngay trước khi đóng khoá tụ chưa tích điện, v_C(0⁻) = 0, và điện áp tụ không nhảy tức thời nên v_C(0⁺) = 0. Tại t = 0⁺ tụ 10 pF tương đương ngắn mạch, nối tắt luôn điện trở 3 kΩ song song với nó, nên toàn bộ 1.8 V rơi trên điện trở 2 kΩ: i1 = 1.8 V/2 kΩ = 0.90 mA. "0.36 mA" sai vì đó là dòng ở trạng thái xác lập khi tụ đã nạp đầy và hở mạch, lúc 2 kΩ nối tiếp 3 kΩ: 1.8 V/5 kΩ. "1.5 mA" sai vì nó ứng với 1.8 V chia cho 1.2 kΩ, tức coi 2 kΩ song song 3 kΩ, trong khi điện trở 2 kΩ nằm nối tiếp trên đường từ nguồn tới nút chung.

Đáp án đúng: "2π×3000rad/s". Tín hiệu v = V + V_a·cos(ωt + θ) có tần số góc ω = 2πf. Với f = 3 kHz = 3000 Hz, ω = 2π×3000 rad/s ≈ 18850 rad/s. Các dữ kiện còn lại dùng cho tham số khác: V = (700 + 300)/2 = 500 mV, V_a = (700 − 300)/2 = 200 mV, và từ v(0) = 400 mV có cos θ = −0.5, nên θ = ±120°; chúng không làm thay đổi ω. "2π×1000rad/s" sai vì ứng với tần số 1 kHz, không khớp 3 kHz của đề. "2π×3rad/s" sai vì quên đổi kilohertz sang hertz, coi 3 kHz như 3 Hz. "2π×6000rad/s" sai vì nhân đôi tần số, ứng với tín hiệu 6 kHz; công thức ω = 2πf không có thừa số 2 nào khác ngoài 2π.

Đáp án đúng: "An open circuit.". Khi đặt (reset) một nguồn dòng độc lập về không, dòng qua nhánh đó buộc bằng 0 với mọi điện áp trên hai cực, đúng tính chất của một nhánh hở. Vì vậy trong phép xếp chồng hay khi tìm điện trở Thévenin, nguồn dòng bị triệt tiêu được thay bằng hở mạch. "A short circuit." sai vì ngắn mạch là điện áp bằng 0, tương ứng với việc triệt tiêu nguồn áp độc lập chứ không phải nguồn dòng. "A resistor." sai vì một điện trở hữu hạn vẫn cho dòng tỉ lệ với điện áp, trái với điều kiện dòng bằng 0. "A nonlinear device model." sai vì nguồn đã tắt là phần tử lý tưởng tuyến tính, đơn giản là nhánh hở, không cần mô hình phi tuyến nào.

Đáp án đúng: "Increase the voltage gain". Trong op-amp hai tầng, tầng một là cặp vi sai cho độ lợi vừa phải và chuyển vi sai sang ngõ đơn, còn tầng hai thường là tầng common-source (như M7 có tải nguồn dòng) nhằm nhân thêm độ lợi điện áp và mở rộng dải điện áp ra; độ lợi tổng là tích độ lợi hai tầng. "Drive a low-impedance load" sai vì tầng common-source có điện trở ra lớn (cỡ r_o ∥ r_o), lái tải trở thấp là việc của tầng đệm ra như source follower. "Improve the phase margin" sai vì thêm tầng là thêm một cực, làm pha dự trữ xấu đi; phải dùng tụ bù Miller để khắc phục. "Filter high-frequency noise" sai vì lọc nhiễu không phải mục đích của tầng khuếch đại này; giới hạn băng thông do bù tần số là hệ quả phụ, không phải chức năng chính.

Đáp án đúng: "16μm". Với L = 0.8 μm: λn = 0.125 V⁻¹, λp = 0.175 V⁻¹. Từ 26 dB (20 V/V) của tầng hai: 2/(V_ov7 × 0.3) = 20, suy ra V_ov7 ≈ 0.333 V. Để không có offset hệ thống, tải M3, M4 phải có cùng V_ov với M7, tức V_GS4 = V_GS7. Mỗi transistor tải mang I_D3 = I_D5/2 = 0.05 mA, nên (W/L)3 = 2I_D3/(μpCox·V_ov²) = 2 × 50 μA/(45 μA/V² × 0.111 V²) ≈ 20, cho W3 = W4 = 20 × 0.8 μm = 16 μm (bằng nửa W7 = 32 μm). "10μm" sai vì W/L = 12.5 cho V_ov ≈ 0.42 V, khác M7 và gây offset hệ thống. "12μm" sai vì W/L = 15 cho V_ov ≈ 0.39 V, vẫn lệch V_ov7. "20μm" sai vì đó là nhầm tỉ số W/L = 20 với độ rộng, quên nhân chiều dài kênh 0.8 μm; nếu dùng thật thì V_ov ≈ 0.30 V, cũng lệch M7.