华中赛区已经考完了，已破防，以下准备除了题目都可以不看。

题目回忆：

第一大题是测一个MOSFET的转移特性曲线，输出特性曲线和cv特性曲线。第二大题是补555里面的四个元器件，有电阻电容二极管可以填，电阻阻值有三个档位0.1k，1k和10k各三个，电容好像统一都是103，二极管我们来不及看了，都是一样的，给了三个。位置都在rs触发器那里，它这个555内部结构和我们之前见过的不太一样，它在THR＞参考电压的时候，TRI小于参考电压的时候不会处于不确定状态，会是确定的高电平。填完元器件之后就让你验证它是否和真值表相符合，截图一些波形，好像还要测一个最小能正常工作的VCC，别的不记得了。第三大题是填电阻和电容让它能够输出1ms的单稳态电路的高电平，这是第一步，第二步也要测一下它的最小允许的VCC。问答题就是问你第二大题和第三大题的最小电源电压有没有明显差别，问你为啥是这样。第四大题附加题问你如何修改电路才能让单稳态电路的最小电源电压更小。

笔者还是在准备集创赛复赛。除了需要能够快速识别电路的结构完成测量之外，还需要为填写报告做一些准备，参考第七届的赛题，除了直接与测量结果相关的问题之外，还可能会问到器件选型的理由（赛前培训已经解释了选的器件是电容和电阻），内部的某一个结构的原理，内部某一个大一点点结构这样设计的优势是什么、如何改进，某一个电容或者电阻的作用是什么，以及可能会考察一些集成电路产业的入门知识。

填写报告的时间其实很短，只有一个小时，填完应该也是不可能的事情，也并没有办法确定到底会出哪些地方的知识（如果出很难的公式推理就干脆放弃算了）。笔者将准备的报告填写部分的知识分三类，包括电路原理类、性能优化类以及集成电路基础知识类。使用的参考资料包括康华光的电子技术基础（模拟部分）和孙楠的现代模拟集成电路设计，还有队友们精心搜集的一些资料和AI软件。第二本真的很通俗易懂，初赛的时候参考的是拉扎维还有另外两本也是国外CMOS教程的译本，感觉特别多手算，最后实际做仿真没咋用得上，调参是慢慢调的。孙楠老师这本很循循善诱，强推给初学者看。笔者实力有限，如有错误，期待你的指正。

碎碎念很多，现在开始。

电路原理类

电压比较器（差分放大器）

填坑前面提到的差分放大器的结构分析。大信号分析，在Vin1<<Vin2时，M2和M1其实是在抢夺电流，M2此次抢夺电流的能力更强，几乎抢到了全部的电流，M1截止，M3也是截止的状态，因为VGS=0，

1.差分放大器和其他放大器相比的优势在哪里？

在性能参数上，差分放大器其对称结构能够充分利用晶体管对的跨导效率，因此具有更高的差模增益。得益于晶体管对的完美匹配和尾电流源的高输出阻抗，差分放大器具有极高的共模抑制能力，具有极强的抗干扰能力。同时，由于其对称结构，由温度变化引起的参数漂移会在两个MOS管上产生相似的影响，这些共模变化在输出时被相互抵消，从而使差分放大器的温度稳定性很出色。

2.有源负载的差分放大器相比无源负载的差分放大器的优势在哪里？

而有源负载差分放大器采用电流源和电流镜等有源器件作为负载，显著提升了放大器的各项性能指标。有源负载利用晶体管输出特性曲线平坦区域的高交流电阻实现大电压增益，同时保持较低的直流电阻，完美解决了增益与电源电压之间的矛盾关系。

​​高增益特性​​是有源负载最突出的优势。有源负载的交流阻抗(rAC)非常大，可以轻松达到兆欧姆级别，这使得单级放大器的电压增益显著提高。有源负载的直流电阻(RDC)很小，这意味着在获得高电压增益时不需要很高的电源电压，这一特性使有源负载放大器能够在低压、小电流条件下工作。在集成电路制造工艺中，晶体管匹配性远优于电阻元件，且占用芯片面积更小。有源负载差分输入级不需要额外元件即可实现"单端化"输出转换，简化了电路结构。在​​频率响应​​方面，有源负载表现出更好的适应性。电阻负载的寄生电容会与电阻本身形成低通网络，限制放大器带宽；而有源负载可以通过优化晶体管尺寸和偏置来最小化寄生效应。

3.电压比较器使用的是差分放大器的哪一部分的性质？

电压比较器使用的是差分放大器非线性区的工作特性，感知到输入的变化后，差分放大器的输出快速进入饱和状态，这种性质能够将连续变化的模拟信号迅速转换成数字信号的高低电平。

4.差分放大结构为什么有共模抑制能力？

​​对称抵消机制​​是差分放大器抑制共模信号的基础原理。理想的差分放大器由完全对称的两条信号路径组成，当共模信号施加于输入端时，两路径产生的输出变化应完全相同，在差分输出时相互抵消。在实际电路中，集成工艺的匹配特性使同一芯片上的相邻晶体管参数差异可控制在1%以内，为高共模抑制奠定基础。值得注意的是，这种对称性不仅存在于输入级，还贯穿于整个信号链，包括负载元件和布线寄生参数。理想的电流源具有无限大输出阻抗，确保共模输入变化不会改变差分对的总工作电流。

5.差分放大结构的失配来自于哪里？会产生什么影响？

差分放大器的性能优势很大程度上依赖于电路的对称性，而实际电路中存在的各种失配会破坏这种对称性，导致性能下降。

​​晶体管参数失配​​是最主要的失配来源。在差分输入对中，晶体管的阈值电压(VTH)、跨导参数(KP)、电流增益(β)等关键参数存在工艺偏差，导致两半边电路不对称。这些失配直接导致输入失调电压，在精密放大应用中会造成系统误差。负载失配​​同样影响显著。在电阻负载差分放大器中，集电极或漏极负载电阻的失配会导致差分增益不平衡，同时将共模信号转换为差分输出，降低CMRR。负载失配引起的输出失调与增益误差在级联放大器中会逐级累积，可能使多级放大器的性能受限于输入级匹配精度。电流源失配​​会破坏差分对的平衡工作条件。理想情况下，尾电流源应精确均分到差分对的两边，任何不对称分配都会导致静态工作点偏移。在实际电路中，电流镜的失配、Early效应以及布线电阻差异都会造成电流分配不均。这种失配不仅引起输入失调，还会降低共模抑制能力，特别是在高频时电流源的输出阻抗下降，共模信号通过电流源耦合产生差模转换。例如，简单电流镜在低频时可能提供很高的输出阻抗，但在频率接近其极点时，阻抗急剧下降，导致高频CMRR恶化。级联电流源结构和负反馈技术可以显著改善这一状况。​​共模抑制比下降​​是电流源失配的另一个严重后果。电流源的输出阻抗决定了共模信号在差分对中的转换效率，失配会显著降低有效输出阻抗。电源抑制能力​​同样受电流源匹配度影响。电源线上的噪声和纹波通过电流源耦合到差分对中，失配会使这种耦合不对称，将电源干扰转换为差分信号。

电流镜

1.电流镜的原理是什么？

答：电流镜是一种通过复制参考电流来生成镜像电流的电路结构，两个都在饱和区工作且具有相同栅源电压的相同的晶体管在忽略沟道调制效应的情况下，输出相同的电流。

2.电流镜形成的多路电流如何计算？（放一道模电课本上的题目）

3.和电流源相比，电流镜的优势是什么？

答：在电路设计中，我们需要精准的偏置电流，使用电流镜，能够将一个复杂但精准的电流源产生的不受电源电压和温度影响的优质电流复制出来，复制出来的电流依旧优质，同时节约了芯片的面积（因为电流镜的结构远比一个精准的电流源简单，所占面积小），且更加灵活（仅需改变MOS管的宽长比即可改变电流值，满足电路的不同需求）。

4.电流镜电流的计算公式是什么？

5.和基本电流镜相比，共源共栅电流镜的好处和劣处分别是什么？

答：由于沟道长度调制效应，MOS管的饱和漏电流会随着VDS的升高而增大，电流复制的精度会受到影响，增大输出阻抗可以使电流匹配更加精确。采用共源共栅电流镜，Q4提高了输出阻抗，Q3则稳定了Q1和Q2的漏极电压，提升了电流匹配的精确度。但是这一结构也降低了输出摆幅，在低电源电压电路设计中受限，且设计更加复杂。

电容

1.什么是旁路电容？有何作用？

答：由于电容在高频下的阻抗比较小，所以能够将电源和电压的噪声成分滤除掉，对于理想的电容，只要放一个电容就可以实现噪声的滤除1/jwc；但是实际的电容由于封装等因素，除了电容外，也有电感和电阻的存在，因此对于每个电容，都有对应的谐振频率f0=1/根号LC;在低于这个频率时呈现容性，高于这个频率时呈现感性，电容等效阻抗与频率的关系为：

用多个电容并联，能够让电容在更宽频率范围内获得低阻抗，更好地滤去噪声。

2.常见的电容有哪些作用？如何选型？

MOS管

1.MOS管的重要特性有哪些？Cgs是什么？会影响MOS管的哪些性能？会影响mos管的开关速度吗？沟道长度调制效应是什么？会影响MOS管的哪些性能？

性能优化类

集成电路基础知识类

1.利用分立元件组成和集成运放内部完全相同的电路，是否会有相同优良的性能？为什么？

答：集成运放的性能更加优良，理由如下：

（1）电路尺寸越大，分布参数如电容电感就越大，高频特性就越差；

（2）集成运放的温度稳定性更好，内置温度补偿电路；

（3）集成电路的匹配性更好，如差分对需要很高的匹配性；

（4）集成运放的抗噪声能力更强，已经设计为电源不敏感；

（5）集成运放的寄生效应更小，在设计时已经考虑过寄生效应了。

2.为什么集成运放内部可以采用增加电路复杂性的方法来提高其性能,而分立元件电路不能采用同样的方法?

因为集成运放可以在不增加制作工序的情况下增加元器件，并且这些元器件能够紧密排列降低寄生参数的影响；此外，集成运放可以通过添加专用的电路来提升运放的性能参数，但是这些专用的电路对于分立器件来说实现过于复杂，成本较高，且会增加寄生参数，影响性能，得不偿失。