模拟电子技术 第四章 MOS模拟集成电路的基本单元.ppt

第1章 绪论 第2章 半导体器件基础 第3章 双极型模拟集成电路的基本单元电路 第4章 MOS模拟集成电路的基本单元电路 第5章 负反馈放大电路 第6章 集成运算放大器的分析与应用 第7章 直流电源电路 第四章MOS模拟集成电路的基本单元 第四章 MOS模拟集成电路的基本单元 2.单管耗尽型有源负载（续） MOS管有源负载 G D S B UDD UO ro D B G S UO ro gds gmbUbs IO rO= 1 gds gmb + 如gds gmb rO= 1 gmb 耗尽型MOS管有源负载的电阻比增强型的要高。 gmbgm N2 N3 N1 Io IR UO ro 3. 威尔逊电流源有源负载 MOS管有源负载 N3为N2的有源负载管，相当于N2的源极串联了一个电流负反馈元件，以稳定输出电流，使ro增高。 D1 G2 S1 S3 gds1 gm1Ugs1 gm2Ugs2 gmbUbs2 Ugs2 Ugs3 Uo Uds2 Io G1 G3 S2 D3 Uds3 1/gds3 rds2 1/gm3 3. 威尔逊电流源有源负载（续） Io D1 G2 S1 S3 gds1 gm1Ugs1 gm2Ugs2 gmbUbs2 Ugs2 Ugs3 Uo Uds2 G1 G3 S2 D3 Uds3 1/gds3 rds2 1/gm3 Uds1 由图可列出方程 Uds1= - gmUgs1rds1 rO= UO IO Uo=Uds2+Uds3 Uds1=Ugs2+Uds3 Uds3=Ugs3=Ugs1= Io gm3+gds3 Uds1= - gmUgs1rds1 Uo=Uds2+Uds3 Uds1=Ugs2+Uds3 Uds3=Ugs3=Ugs1= Io gm3+gds3 3.威尔逊电流源有源负载（续） gmgmbgds gm1=gm2=gm3 rdsgm1 1/gm较小 ro≈gm1 rds1 rds2 =AU1rds2 AU11 威尔逊电流源做有源负载可得到高阻抗。 N1 N2 五、MOS管电流源 1.MOS电流镜（基本电流源） UDD 由两个几何尺寸相同的MOS管组成 IR Io IG Id1 基准管 输出管 N1管的漏电流: N2管的漏电流: ∵ IG=0 ∴Id1=IR， Id2=IO IO = IR 两沟道宽长比相同 N1 N2 UDD IR Io IG Id1 1. MOS电流镜（续） N1--基准管 固定基准电流IR N2--输出管 输出电流IO IO = IR 理想电流源: 内阻Ri=∞ 而N2的输出电阻rds2为有限值 该电流源不是理想电流源 其输出电流只是一个近似恒定值，即存在一个误差项, 误差越小，电流源越接近理想电流源。 误差项 2.威尔逊电流源 N2 N3 N1 Io IR UO ro 减小误差项,提高精度。 即误差大为减小 3.几何比电流源 N1 NR IR I01 N2 I02 NR、N1、N2的几何尺寸不同 设三个管子的沟长比分别为： SNR，SN1，SN2 仿前面电流镜推导，可得： 由于输出电流与管子的几何尺寸成比例，改变沟长比，可得到与IR成任何比例关系的电流源。 由式可看出： 常 用 的 电 路 形 式 六、MOS单极放大电路 E/E型NMOS单极放大器 E/D型NMOS单极放大器 CMOS单极放大器 推挽式CMOS单极放大器 耗尽型MOS管，简称D管。 复习：增强型MOS管，简称E管。 CMOS管概念: 一个NMOS管和一个PMOS管构成的电路。 1. E/E型NMOS单极放大器 N2 N1 UDD UO + - Ui + - gm1Ugs1 IO D1 rds1 RL2 G1 UO + - Ui + - ro S1 RL2 放大管及有源负载均为 增强型NMOS管 E/E型便由此得名 电压增益 1. E/E型NMOS单极放大器（续） 通常rds1RL2 当两管K’、ID相等时 其中 MOS单极放大器 Sn1Sn2—沟长比 如忽略衬调效应 即?21 2.电压增益主要有管子尺寸决定，增加沟长比及减小?，增益将增高。 结论： 1.由于不能无限增加沟长比，该放大器的增益低，约5~10倍。 1. E/E型NMOS单极放大器（续） gm1Ugs1 IO D1 rds1 RL2 G1 UO + - Ui + - ro S1 输入电阻： N1的栅源绝缘电阻，很高，一般可达1010?。 输出电阻： gds1,gds2gm2, gmb2 1. E/E型NMOS单极放大器（续） 电压增益 输入电阻 很高，一般可达1010?。 输出电阻 ?21时 E/E型NMOS单极放大器总结： N2 2. E/D型NMOS单极放大器 N1 UDD UO + - Ui + - gm1Ugs1