单级放大器及频率特性1.ppt

共源共栅放大器－级联电路的应用 （1）级联结构构成电流源 由以上分析可知，级联结构具有很高的输出阻抗，因此可以用这种结构构成恒流源，但这是以消耗电压余度为代价的。 如图所示是一个采用PMOS 管M3与M4级联方式构成电 流源I1的放大器。 共源共栅放大器－级联电路的应用 则其级联电流源的电阻为： 而对于M1、M2也构成一个共源共栅结构，则其输出电阻形式与上式一致，因此其总的输出阻抗应为这两个电阻的并联，即： 　 共源共栅放大器－级联电路的应用 由于M1为放大管，因此Gm＝gm1，所以有|Av|≈gm1 Ro，对于典型值，其电压增益近似为： 　　　　　　　　　　　　　　　　 另外，只要栅偏置电压选择恰当，则最大输出压摆等于VDD－(VGS1－Vth1)－(VGS2－Vth2)－|VGS3－Vth3|－|VGS4－Vth4|。 共源共栅放大器－级联电路的应用 (2)、屏蔽特性： 通过前面的分析可以发现，当共源共栅的输出节点电压改变ΔV时，由于共源共栅结构具有高输出阻抗特性，因此只会引起级联器件的源极电位很小变化，即级联MOS管使输入器件的工作状态不受输出电压变化的影响，这就是所谓的共源共栅的屏蔽特性，这种特性在许多电路（如电流源）中是得以应用。 但是，如果级联器件工作在线性区，则级联的隔离特性就会消失。 共源共栅放大器 －－折叠式级联 共源共栅放大器 级联结构是先通过共源结构把输入电压信号转化成电流信号输出，然后通过共栅级进行放大，因此只要实现以上功能，输入器件与级联器件不必是同种类型。 因此就出现了折叠式级联， 如图所示的是采用NMOS 与PMOS组合，PMOS管 M1作为放大管，NMOS管 M2作为级联管。 共源共栅放大器 上图所示的电路要正常工作就必须给M1、M2加偏置，下图所示的是采用电流源偏置作为偏置的折叠式共源共栅结构。 当然也可以用NMOS作为 放大管，而PMOS作为级 联管的折叠式共源共栅电路。 共源共栅放大器 1)、直流分析： 假设Vi从VDD逐步下降，则有： 截止态：Vi＞VDD－|Vth1|，M1截止，M2消耗所有 电流I1，则有： Vo=VDD－I1R。 饱和态：Vi＜VDD－|Vth1|时，M1工作于饱和区，有： 　 　　　　　　　　　 共源共栅放大器 当Vi继续减小，ID2减小的更快，若ID1＝I1，则ID2降为0。故： 　 　　　　　　　　　　　 即有： 线性区：若Vi更低，ID1有比I1更大的趋势，促使M1进入线性区以使ID1＝I1。 共源共栅放大器 在小信号工作时：当Vi较大时，|ID1|减小，使ID2减小，因此Vo下降，电路的输出阻抗与电压增益通过计算NMOS—PMOS级联来得到。 共源共栅放大器 2)、输出电阻： 图中M1、M2构成PMOS－ NMOS折叠共源共栅结构， 而M3作为一电流源，则其 输出阻抗为： 　　　　　　　　　　 因此，该电路输出阻抗比级联电路的要小。 放大器总结 放大器电路总结 信号源内阻 放大器的输入信号源可分为电压源和电流源，它们之间是可以相互转换的，如果vs = is?Rs， 那么右图所示两个电路等效。不管是电流源还是 电压源，负载上要获得最大的电压，那么RL 越大越好，要获得最大的电流，RL越小越好，要 获得最大的功率，RL = Rs 输入输出电阻(阻抗) 如右图所示， ；输入电阻是 信号源的负载，输出电阻相当于下一级电路的信 号源内阻 放大器电路总结 放大器的模型 根据放大器输入信号源和输出信号类型不同，可以将放大器分为以下4类： 电压放大器； 跨导放大器 电流放大器； 跨阻放大器 由于电压源和电流源可以等效互换，只需把基本放大器用某一种模型(例如跨导 型)来分析，加上信号源和负载后就可以得 到所需的参数。由于晶体管的放大或控制 特性都可以用跨导的形式来模拟，以下我 们就统一使用跨导作为分析的参数。 放大器电路总结 通用放大器模型 无论MOS还是Bipolar管，在放大区工作时都可以等效成右图的简单电路，下面就以这个模型来推导几种基本(组态)下的放大器参数 (Rin, Rout, Gm)，其中Gm为等效跨导，定义为： ，我们的目的是理解 放大器的基本工作原理，对一些简单电路结构