哈尔滨工业大学CMOS模拟集成电路设计ch6放大器的频率特性up.ppt

概述-密勒效应 CMOS模拟集成电路设计 放大器的频率特性 提纲 1、概述 2、共源级的频率特性 3、源跟随器的频率特性 4、共栅级的频率特性 5、共源共栅级的频率特性 6、差动对的频率特性 1、概述 1.1密勒效应 密勒定理：如果图(a)电路可以转换成图(b)的电路，则Z1=Z/(1-Av)，Z2=Z/(1-Av-1)，其中Av=VY/VX。 证明： 通过阻抗Z由X流向Y的电流等于(VX-VY)/Z，由于这两个电路等效，必定有相等的电流流过Z1，于是 例1 如图(a)所示的电路，其中电压放大器的增益为-A，该放大器的其它参数是理想的。请计算这个电路的输入电容。 关于密勒定理的说明 密勒定理没有规定电路转换成立的条件。若电路不能进行转换，则密勒定理的结果是不成立的。 关于密勒定理的说明（续） 严格地说，密勒定理中的Av=VY/VX的值必须在所关心的频率下计算。然而采用低频下Av值的近似计算有助于了解电路的特性。 1.2 极点和结点的关联 A1和A2是理想电压放大器，R1和R2模拟每级的输出电阻，Cin和CN表示每级的输入电容，CP表示负载电容，则该电路的传输函数为 说明 通常电路很难等效成上述简化电路的形式，很计算电路的极点。例如下面的电路 2、共源级的频率特性 传输函数的估算 传输函数精确计算 根据高频小信号等效电路 关于传输函数的讨论 根据公式[*](教材中的公式6.23) 分母写成如下形式 关于传输函数的讨论（续） 根据公式[*](教材中的公式6.23)可以计算得到第二个极点 关于传输函数的讨论（续） 根据公式[*](教材中的公式6.23)可以计算得到零点 输入电阻的计算 估算方法(一级近似) 3、源跟随器的频率特性 传输函数 由于X点和Y点通过CGS有很强的相互作用，很难把一个极点和结点进行关联。 根据高频小信号等效电路（忽略体效应） 关于传输函数的讨论 同样，假设两个极点相距较远，则第一极点的值为 输入阻抗 CGD与输入并联，计算中先忽略。 输出阻抗 体效应和CSB与输出并联，计算中先忽略，并忽略CGD 。 输出阻抗（续） 源跟随器的输出阻抗表现出电感特性， 4、共栅级的频率特性 传输函数 忽略沟道长度调制效应 5、共源共栅级的频率特性 极点分析 忽略沟道长度调制效应 6、差动对的频率特性 差动信号的频率响应 共模信号的频率响应 高阻抗负载差动对的频率响应 有源电流镜为负载的差动对的频率特性（optional） 有源电流镜为负载的差动对的频率特性（续） 讨论 小结 1、概述 2、共源级的频率特性 3、源跟随器的频率特性 4、共栅级的频率特性 5、共源共栅级的频率特性 6、差动对的频率特性 Ix=(Vout-Vx)/（Rx+1/(Ces+gmp))代入。 采用小信号等效电路计算，C用阻抗表示，可以得到更为精确的结果；采用密勒等效及结点关系可以更快地得到电路中极点的情况，但对于无法进行极点和结点关联的电路，采用小信号等效电路计算会更加直接准确。 采用小信号等效电路计算，C用阻抗表示，可以得到更为精确的结果；采用密勒等效及结点关系可以更快地得到电路中极点的情况，但对于无法进行极点和结点关联的电路，采用小信号等效电路计算会更加直接准确。 位于左半平面 确切地说，这里的极点是极点的值。 确切地说，这里的极点是极点的值。 Cgd的密勒效应严重地限制了共源级的频率特性。 确切地说，这里的极点是极点的值。 当s=jw，高频时，最后一项是一个负电阻。 * HIT Microelectronics 王永生 * 王永生 Harbin Institute of Technology Microelectronics Center 提纲 即， 同理， 从Vin抽取电荷 解：运用密勒定理，把电路转换成图(b)的形式，由于Z=1/(CFs)，则Z1=[1/(CFs)]/(1+A)，因此输入电容等于CF(1+A)。 ？ 如果阻抗Z在X点和Y点之间只有一个信号通路，则这种转换往往是不成立的。 在阻抗Z与信号主通路并联的多数情况下，密勒定理被证明是有用的。 如果用密勒定理来获得输入输出的传输函数，则不能同时用该定理来计算输出阻抗。 概述-极点和结点的关联 可以把每一个极点和电路的一个结点联系起来，即ωj=τj-1， τj-1是从结点j到地“看到”的电容