共源共栅放大器.doc

共源共栅放大器姓名:郭佛威学号:2140320071共源共栅放大器源共栅放大器又称为级联放大器,是共源极和共栅极的级联。由于共源放大级把电压信号转换为电流信号,而共栅放大级的输入信号为电流信号,故可把共源与共栅放大电路级联起来构成了共源共栅放大器,如右图所示。M1产生正比于Vin的小信号漏电流而M2电流流过RD,M1为输入器件,M2为级联器件,且M1与M2具有相同的电流。偏置条件:M1和M2均工作在饱和区即Vb≥Vin+VGS2-VTH1;Vout≥Vin-VTH1+VGS2-——大信号特性分析: 输入—: Vin≤VTH1,M1,M2处于截止状态,Vout=VDD,且VX≈Vb-VTH2(忽略亚阈值导通);当Vin≥VTH1,M1产生电流,Vout则降低,VGS2上升而VX下降。 Vin>VTH1,开始出现电流,Vout下降,VX下降,到一定值时M1或M2进入线性区,增益(Vout曲线的斜率)减小。:M1工作在饱和区: VA=Vb-VGS2≥Vov1=Vin-Vt1Vb≥Vin+VGS2-Vt1M2工作在饱和区:Vout≥Vb-Vt2≥Vin+VGS2-Vt1-Vt2=Vov1+Vov2为了使M4工作在饱和区:Vout<VDD-|VGS4-VTH4|所以输出摆幅为:Von1+Von2<Vout<VDD-|VGS4-VTH4|:当两个晶体管工作在饱和区时;假设两个管子的λ均等于0,由于输入管产生的漏电流必定流过整个共源共栅级电路,所以AV=Vout/Vin=-gm1V1RD/Vin,而V1=Vin,所以AV=-gm1RD。当忽略沟道长度调制效应时,共源共栅级放大器的电压增益与共源级放大器的电压增益相同。: 可将电路看成带有负反馈电阻ro1的共源级,如下图所示: 上式表明串接了M2使M1的输出阻抗为原来(gm2+gmb2)ro2倍,即输出阻抗大大增大,这是共源共栅放大器的一个最大特点,对提高放大器小信号增益、提高电路源的恒流特性十分有利。,电流源负载型共源共栅比电流源负载的共源级的增益增大了倍。所以经常用共源共栅结构来提高增益。:1、采用共源共栅增大增益;2、在给定的偏置电流情况下通过增大输入晶体管的长度来增大增益。假设共源级的输入管的长度变为原来的四倍而宽度保持不变, 由上式可知:L增大四倍的结果只是使gmro的值增大两倍。缺点:为了保证电流相等,在增大输入管的沟道长度时,必须增大输入管的过驱动电压。所以其最小输出电压也提高,输出电压摆幅减小。而采用共源共栅结构却使得输出阻抗大约增大gmro倍。缺点是其输出电压的最小值为两个过驱动电压。 Vout端有△Vout的电压跳变时,表现在X点的电压跳变由上式可知:当共源共栅的输出节点电压改变ΔVX时,由于共源共栅结构具有高输出阻抗特性,因此只会引起ΔVX发生很小的变化,即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。,然后电流信号加到共栅级的源端。因此,构成共源共栅级时共源管和共栅管类型可以不同。如左图所示,M1是输入器件,PMOS M2是共源共栅器件,NMOS I1为直流偏置电流源特点:;,略小一些。:①当Vin>VDD-|VTH1|,那么M1截止,电流I1全部流过M2,即,②当Vin<VDD-|VTH1|,M1开启并处于饱和区,随着Vin↓,ID1↑ID2↓,③当ID1=I1时,ID2最终变为0,这时M1进入线性区。:共有三个节点,分别为A、X、Y 节点A:密勒近似节点X:密勒近似↖节点Y:密勒近似在这三个极点中,其中一般不考虑,在设计电路时,选择在高频处。因此:是主极点,传输函数是单极点函数。 ,常用来提高增益 ,