chapter单级放大器(中国科大.pptVIP

例3.11求电压增益 图(a) M1为PMOS源跟随器。(b) (c)将M1等效成戴维南电路 求M1的戴维南电路的等效电阻时， M1成二极管，由式（3.24） M1输出短路电流为 gm1Vin, 例3.11续 图(c) ，共栅级增益 得: 代入共栅级增益: 共栅级输入输出电阻 （V小信号相量） 共栅级输入电阻（从源极端往MOS看） (3.109) 从下往上流过ro的电流： 共栅级输入输出电阻(续) 若RDro, （3.110） 随L减少而减小。 CG极端情况:RD=0和无穷大 RD=0： 比较源跟随器输出阻抗P60（3.85）:相同 理想电流源负载： 原因： 交流小信号 只有RD不很大情况下， 共栅级输入电阻才会相对比较低。 （视电路应用需要确定输入电阻） 例3.12 电流源为负载CG的电压增益 直接耦合的共栅极。 由式（3.104 ）和 与RS无关。 And the small-signal voltage at node X is equal to Vin output impedance of common-gate stage P54 图3.22式(3.62) CG: Same as Degenerated CS 例3.13 由式（3.104） 和戴维南等效定律 输出电阻： 3.5 Cascode Stage(共源共栅) 输入器件M1将Vin转换成漏电流。 偏置保证M1和M2（cascode器件）工作在饱和区。 VX主要由Vb决定. 直筒式CASCODE. 输入器件和cascode器件是同一类型MOS 分析：Vin从0=VDD M1和M2处于截止 Vout将下降，随着 Vin增加到很大时，M1或Ｍ２进入线性区。 Vb比较小时，Ｍ１先进入线性区。 Ｍ２进入线性区时 M1、Ｍ２饱和区，增益与CS相同。 例3.14 calculate the voltage gain Ｍ1的小信号漏电流gm1Vin，被Rp和向Ｍ２源极看进去的阻抗 （式３.110, ）分流。 电压增益： cascode结构的重要特性：输出阻抗大 看作带负反馈电阻的共源级. 由式（3.60） (3.119) M2将M1的输出阻抗ro1提高了 倍。 例3.15 求电压增益。（注意：我们仅关注交流小信号，I1相当于无穷大负载以增加增益，但交流电流=0。） 见P56辅助定理。 M1产生的小信号电流中的一部分被ro1分流到地。 P56辅助定理： Gm是输出与地短路时的跨导 也可简单估算: 提高增益的两种方法： 采用cascode(共源共栅) 增大ro：在给定偏置电流情况下，增加晶体管长度。 （b）图，保持相同漏电流所需要的过驱动电压VGS-VTH提高一倍。晶体管消耗的电压余度（保证MOS工作在饱和区的输出）与图（c）相同。 L增大4倍，本征增益只增加2倍，因此增益（输出电阻）增加效果远不如CASCODE结构 这里ID是直流 CASCODE可用于构成恒定电流源 输出电阻大，但电压余度减小。 套用如下共源共栅的输出电阻公式（3.119） 得到： Shielding property(屏蔽特性) 图(a) 导致 图(b) X变化大而P变化小。 PQ两点电位差： CASCODE结构使电流失配 减少了 用于电流源复制。 若共源共栅器件进入线形区 则屏蔽特性会减弱。 若 共源共栅器件M2进入线形区。电流有减小趋势，为了维持流过M1的电流不变，M2的过驱动电压（VGS-VTH）增大，P点电位下降。 3.5.1 折叠式共源共栅 Folded cascode 图3.63 (a) PMOS和NMOS组合折叠式共源共栅结构（小信号电流折叠） (b) 带适当偏置的折叠式共源共栅 (c) NMOS作输入输出器件的折叠式共源共栅 输入器件和cascode器件不是同一类型. 由于I1电流源，若ID1增大则ID2减小。 目的：低电源电压下信号电压输出范围比直筒式cascode大。 Folded cascode 研究Vin从VDD下降到0 随着ID2下降 I1不能过大，否则M2易进入线性区 VX上升 例3.17 The load of a folded cascode 本章知识要点 共源CS、源跟随器SF、CASCODE的低频增益和输出电阻 共栅CG的低频增益、输入与输出电阻 MOS二极管的等效电阻 CS各种负载情况的优缺点 * 该脚本是关于超宽带技术的学术性演讲。 3.2.5 CS with source degeneration 源极负反馈(源简并) 电路非线性源于ID与Vin之间的非