[SOLVED] EEC 210 Analysis and design of analog integrated circuits HW 5 R

EEC 210

HW 5

1.       The band-gap reference shown below is designed to have nominally zero TCF   at

25°C.  Due to process variations, the saturation current IS  of the transistors is actu- ally twice the nominal value.  Assume  VOS   = 0.   What  is  dVOUT /dT  at  25°C? Neglect base currents.

2.       Simulate the band-gap reference  from the previous problem on SPICE.  Assume that the amplifier is just a voltage-controlled voltage source with an open-loop gain of 10,000 and that the resistor values are independent of temperature.  Also assume that IS1  = 1. 25 × 10−17  A and IS2   = 1 × 10−16  A.  In SPICE, adjust the closed-loop gain of the amplifier (by choosing suitable resistor values) so that the output TCF  is zero at 25°C.  What is the resulting target value of VOUT?  Now double IS1  and IS2 . Use SPICE to adjust the gain so that VOUT  is equal to the target at 25°C.  Find the new dVOUT /dT  at 25°C with SPICE.  Compare this result with the calculations from the previous problem.

3.       Calculate the bias current of the circuit shown below as a function of R, µn Cox , and the device sizes.  Comment on the temperature behavior of the bias current.  For simplicity, assume that Xd   = Ld   = 0 and ignore the body effect.

4.       The  circuit used  in the previous problem produces a  supply-insensitive current. Calculate the ratio of small-signal variations in IBIAS  to small-signal variations in VDD  at low frequencies.  Ignore the body effect but include finite transistor ro  in this calculation.