电子科技大学光电信息学院模拟电路基础课件第四章 MOSFET及其放大电路4.5.5.ppt

第四章MOSFET及其放大电路 分离元件电路中的电阻在集成电路中通常被MOSFET代替，一般称该MOSFET为有源负载。 有源负载可以是增强型MOSFET，也可以是耗尽型MOSFET。只介绍N沟道增强型MOSFET作为有源负载的放大器，其直流分析已在例4.6和例4.7中作了介绍，本节将讨论它的交流分析。 由4.2节的直流分析可知，MD和ML均工作于放大区。 下面利用场效应管的小信号等效电路来求电压增益。 在对源极跟随器输出电阻（见4.4.2节）的讨论中知道，从源极看入的等效电阻Ro=1/gm//rds。因此图4.37所示电路的交流小信号等效电路如图4.38所示。下角标D和L分别表示驱动管和负载管。 小信号电压增益为 || || (4.19) 由于在一般情况下有 和 ，所以 电压增益可近似为 因为驱动管和负载管的漏极电流相同，又 , ，所以 (4.20) ( 在集成电路中可加工成基本一致） [设计例题4.18]目的：设计一个带有增强型负载的MOSFET放大器的小信号电压增益，并将工作点置于放大区的中心。 已知电路如图4.37所示，场效应管参数为VTNL=VTND=1V，K’n=30μA/V2，(W/L)L=1。电路参数VDD=5V。设计场效应管参数使电压增益AV=10。 解：由式(4.20)可得 10= 因此，驱动管的宽长比为 100×1=100 传导参数为 100×151.5mA/V2 及 1×150.015mA/V2 下面求电阻区与放大区的临界点。 场效应管ML的转移特性曲线和MD的输出特性曲线如图4.39(a)和4.39(b)所示。MD的转移特性曲线如图4.39(c)所示。 (b) (c) 图4.39 由两场效应管的漏极电流相同，可得 因为两场效应管均工作于放大区， 即 ， 所以 又 根据N沟道增强型场效应管的输出特性曲线可知，要求驱动管工作在放大区的最小值为0.36V。 结果如图4.40所示。 说明：要产生10倍的电压增益，所需的两个晶体管的大小有很大的差别。更大的小信号增益可通过耗尽型负载（参看例4.28）或CMOS电路获得。 4.5 单级集成MOSFET放大器 图4.37是一个带有N沟道增强型负载的MOSFET放 大器。驱动场效应管为MD，负载场效应管为 ML。 图4.38 图4.36所示电路的交流小信号等效电路 由此可见，电压增益与两个场效应管的大小有关。 图4.39(a) 因此 在临界点处有 所以 代入数据可得 由此可得 负载管也应工作在放大区，即 ，因 ，所以 又 所以 的最大值应为 5-1=4V 放大区的中心处的 ＝0.36+ =2.18V， V