universiti salns malaysia - universiti sains...

8
UNIVERSITI SAlNS MALAYSIA Peperiksaan Semester Pertama Sidang Akademik 1995/96 Oktober .. 1995 feE. 325 - Relcabentutl:i.tar Berseadu AnaJQa Masa: [3 jam] ARAHAN · KEPADA CALON : Sila pastikan bahawa kerta.s peperiksaan ini mengandungi 8 muka surat bercetak dan ENAM !6l soalan sebelum anda memulakan pepenksaan ini. Jawab LIMA (5.) soalan. Agihan markah bagi soalan dibelikan di sut s; ebelah kanan soalan berkenaan. Jawab semua soalan di dalam Bahasa Malaysia. . .. 2/-

Upload: lamdien

Post on 30-Jan-2018

224 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: UNIVERSITI SAlNS MALAYSIA - Universiti Sains Malaysiaeprints.usm.my/25987/1/EEE_325_-_REKABENTUK_LITAR_BERSEPAD… · anggapkan baha",.,8 X d - 1 ~ bngi semua peranti dan dV -. l

UNIVERSITI SAlNS MALAYSIA

Peperiksaan Semester Pertama Sidang Akademik 1995/96

Oktober .. l.fovl~mber 1995

feE. 325 - Relcabentutl:i.tar Berseadu AnaJQa

Masa: [3 jam]

ARAHAN·KEPADA CALON :

Sila pastikan bahawa kerta.s peperiksaan ini mengandungi 8 muka surat bercetak dan ENAM

!6l soalan sebelum anda memulakan pepenksaan ini.

Jawab LIMA (5.) soalan.

Agihan markah bagi soalan dibelikan di sut s;ebelah kanan soalan berkenaan.

Jawab semua soalan di dalam Bahasa Malaysia.

. .. 2/-

Page 2: UNIVERSITI SAlNS MALAYSIA - Universiti Sains Malaysiaeprints.usm.my/25987/1/EEE_325_-_REKABENTUK_LITAR_BERSEPAD… · anggapkan baha",.,8 X d - 1 ~ bngi semua peranti dan dV -. l

-2 ..

1.

v '!'II + 5V DD

[EEE 325]

100 T

+

'~ .'; . '~ .: '

. 100 T

... 3/-

Page 3: UNIVERSITI SAlNS MALAYSIA - Universiti Sains Malaysiaeprints.usm.my/25987/1/EEE_325_-_REKABENTUK_LITAR_BERSEPAD… · anggapkan baha",.,8 X d - 1 ~ bngi semua peranti dan dV -. l

- 3 - [EEE 325]

Di atas adalab 5atu penguat Ilenti/lalian CMOS dua peringkat m udah.

Kirakan arus-ar'us pincang dan gaudaan voltan isyarat keeil frekuensi

rendah. Anggap para,meter-paratmeter yang diberikan dalam Jadual 1 dan , dXd

anggapkan baha",.,8 X d - 1 ~ bngi semua peranti dan dV -. l .... /V • DS

Kiraklul julat COM masukan dengan menganggaw,kan babawa telaga-telaga

Mt & 1M2 disambung kepada titikpunca sepunya.

Above i.~ a simple two stage CMOS ()ptlJnp. Calculate the bias cu"ents and the low

jrequeru::y small signal voltage gain. A!~,!)'Ume the pa1'ameters given in Table J cnJ dx

osswIJe that X d - '1 ~ for all dev.'ces and dV d -. 1 f.t/ V. Calculate the input DS

CM-raJl.ge assuming the wells of "Ill &M2 are connected to their common source

point.

(100% )

... 4/-

Page 4: UNIVERSITI SAlNS MALAYSIA - Universiti Sains Malaysiaeprints.usm.my/25987/1/EEE_325_-_REKABENTUK_LITAR_BERSEPAD… · anggapkan baha",.,8 X d - 1 ~ bngi semua peranti dan dV -. l

··4 .. [EEE32S]

TABLEt Summary of Process P2I!:ame'lers for a Typical Silieon.Gate n.W~ CMOS Process with 3 p. .Minimum AlIowed Gate Length ' .

. "' 1

Value II~Channel p-Channel

Parameter SYIIIXlI Transistor Transistor Units

Substrate 'dopina N A , ND I X JOIS 1 X 10. 6 Atoma/cmJ ·~

Gale oxide thickl:le:1S t .. 400 ·WO Angstroms Metal-silioon work f. -0.6 -0.1 V

function Channel mobilil)' 1J. •• /1:, 700 350 cm1/V-sec Minimum drawn L4f"" ~ 3 ) Microns

. channel le.aath sOurce. drain Xj 0.6 0.6 Microns.

junction depth Source, drain L. 0.3 0.3 Microns

side diffusion OYerlap capltitan~ e.r 0.35 0.35 fFIJI.

p.r Ilnit pte Width Threshold adjust

implant (boxdisl) impurity type P P eR'cctive depth Xi 0.3 0.3 Microns elective surf.~:e concentration N~i 2 x 10. 6 0.9 x 1016 Atoms/em)

Nominal threshold V. 0.7 -0.7 V voltage

Polysilicon ,Ite Ntf,,,.I, 1010 IOJO Atoms/em' doping concerl:Cntion

Poly pte sheet R~ 20 20 0/0 re:sistan~

Source, drain·bulk CiO 0.08 0.20 (F/1J.1

ju.nction capacitances (zero bias)

Source, drain-bulk junct~on n 0.5 0.5 capacitance grading coefficient

Source, drain periphery C;;'",o 0.5 1.5 rF/#l ca~tancc (ZI.. ... o bias)

Sourc:c. drain periphery n 0.5 0.5 capacitance Jfading coefficient

SOurce. drain junction "0 0.65 0.65 V bui~t·in potential

Surface-state density Q~

10" lOll Atoms/em 2

q

Channel·Jenath dX,

0.2 0.1 #ltv modulation parameter dVll.::;

346 , ... 5/-

Page 5: UNIVERSITI SAlNS MALAYSIA - Universiti Sains Malaysiaeprints.usm.my/25987/1/EEE_325_-_REKABENTUK_LITAR_BERSEPAD… · anggapkan baha",.,8 X d - 1 ~ bngi semua peranti dan dV -. l

2.

i

.. 5 ..

1

4 .----+

__ Ji-__ Tl

C 3

.>-____ I0000--.. 2

____ ~----__ --~ 3

[EEE325]

hi atas ad.lab satu gambarajah blok litar pengukuran masa sntara

~enyut. Rekabeotuk penguat ,ke:ndaUan, litar pineangt penluisan dan. ~p.sitor Cl & Cl ontuk membina gambarajab blok ini. Juga ~unj1Jlkkan bahawa I .. C IV 4fT I bagi litar yang direkabeutuk tersebut. I

Above is a interpuise time measureluent circuit block diagram. Design the opamp,

biasing circuit, switching and Capacitors C 1 & C 2 to realize this block diagram. Also, show tht.'zt I ... C 1 V 4/ T 1 for the designed circuit.

(100%)

3 • Reb.bentuk peodarab analog <2MOS 4 sukuan menllunakan peranti­

peranti di dalain kawasan tepu operasi. Terbitkan lemua persamaan.

Kemudian. lanju1l:kan rekabentull baagi satu pendarab julst lebar.

Design a 4-quadrant CMOS Analog Nmltiplier using devices in the saturation region oj

operation. Derive all equations. Next, extend the design for a wide-range multiplier.

(100%)

... 6/-

3 '~ ''1: ,

Page 6: UNIVERSITI SAlNS MALAYSIA - Universiti Sains Malaysiaeprints.usm.my/25987/1/EEE_325_-_REKABENTUK_LITAR_BERSEPAD… · anggapkan baha",.,8 X d - 1 ~ bngi semua peranti dan dV -. l

4. 1.

1l1.}

M input current­steering WT A ~, architecture =;, ,

E i(M-l)

- - . - Data Bus, X

E· 1

11

[EEE 325]

x - __ 1

I

,E. I IM/2 --' X2 I

X

I I

Xk I

I

Log 2M

Di atas adalab senibina "Willner-Take-AII' mod arus analog.

Rekabentuk litllr memandu aru.:1 Inertllunakan peranti-peranti dwikutub pelengkap. Terangkan bagaimnDa ia beroperasi.

Above is the analog current mode ~Vinner-Take-All architecture. Design the current

steering circuit using cOlnpiementmy bipolar devices. Explain the operation

(1000/0)

... 7/-

3(1&

Page 7: UNIVERSITI SAlNS MALAYSIA - Universiti Sains Malaysiaeprints.usm.my/25987/1/EEE_325_-_REKABENTUK_LITAR_BERSEPAD… · anggapkan baha",.,8 X d - 1 ~ bngi semua peranti dan dV -. l

.. 7 ... [EEE 325]

. -=- V ss

Di ata:) adalab sato peringkat knskod uDtuk meningkatkan galangan

ke)unran. Re~~beDtuk peranti-peranti penambaban galangan di dalam

dwikutub dan BiCMOS, dan bandiogkan kelebl1ban dan kekuraogannya.

Above is a cascode stage for boos;fing the output impedence. Design impedence enhancement devices in Bipolar and BiCMOS, and, compare their advantages cnJ

disadvantages.

,

3; ., c . (. -j

:t~

...8/-

Page 8: UNIVERSITI SAlNS MALAYSIA - Universiti Sains Malaysiaeprints.usm.my/25987/1/EEE_325_-_REKABENTUK_LITAR_BERSEPAD… · anggapkan baha",.,8 X d - 1 ~ bngi semua peranti dan dV -. l

- 8 ,~

6 • Rekabentuk litar bersepadu yan.jJ berikut

Design the jollowing Ie'S

(i) Satu talinn leogah analog

An analog delay line

(ii) Satu lita" pengagregatan pengikut analog

An analog .. follower-aggregation circuit

(iii) Satu peringkat tertib kedua

A second-order-section

(iv) Satu lita.' punca kuasa dua

A square-root circuit

0000000

[EEE 325]

(25%)

(25%)

(25%)

(25%)