共源共柵放大器

共源共柵放大器郭佛威共源共柵放大器

共源共柵放大器又稱為級聯(lián)放大器，是共源極和共柵極的級聯(lián)。由于共源放大級把電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，而共柵放大級的輸入信號為電流信號，故可把共源與共柵放大電路級聯(lián)起來構(gòu)成了共源共柵放大器，如圖所示。共源共柵級

大信號特性偏置條件：M1和M2均工作在飽和區(qū)即Vb

≥Vin+VGS2

-VTH1

Vout

≥Vin

-VTH1+VGS2-VTH2大信號特性Vin≤VTH1，M1，M2處于截止?fàn)顟B(tài)，Vout=VDD,且VX≈Vb-VTH2(忽略亞閾值導(dǎo)通)Vin>VTH1，開始出現(xiàn)電流，VOUT下降，VX下降，到一定值時M1或M2進(jìn)入線性區(qū)，增益（Vout曲線的斜率）減小輸入——輸出特性輸出擺幅M1工作在飽和區(qū)：VA=Vb-VGS2≥Vov1=Vin-Vt1Vb≥Vin+VGS2-Vt1M2工作在飽和區(qū)：Vout≥Vb-Vt2≥Vin+VGS2-Vt1-Vt2=Vov1+Vov2為了使M4工作在飽和區(qū)，Vout<VDD-|VGS4-VTH4|擺幅，Von1+Von2<Vout<VDD-|VGS4-VTH4|共源共柵級——小信號特性增益兩個晶體管工作在飽和區(qū)；假設(shè)λ=0，由于輸入管產(chǎn)生的漏電流必定流過整個共源共柵級電路，所以AV=Vout/Vin=-gm1V1RD/Vin而V1=Vin

，所以AV=-gm1RD當(dāng)忽略溝道長度調(diào)制效應(yīng)時，共源共柵級放大器的電壓增益與共源級放大器的電壓增益相同。輸出阻抗電路可看成帶有負(fù)反饋電阻ro1的共源級上式表明串接了M2使M1的輸出阻抗為原來(gm2+gmb2)ro2倍，即輸出阻抗大大增大，這是共源共柵放大器的一個最大特點(diǎn)，對提高放大器小信號增益、提高電路源的恒流特性十分有利電流源負(fù)載的共源共柵級比電流源負(fù)載的共源級的增益增大了倍。所以經(jīng)常用共源共柵結(jié)構(gòu)來提高增益增加L與采用共源共柵結(jié)構(gòu)來提高增益的比較提高增益的兩種方法：1、采用共源共柵增大增益2、在給定的偏置電流情況下通過增大輸入晶體管的長度來增大增益假設(shè)共源級的輸入管的長度變?yōu)樵瓉淼乃谋抖鴮挾缺３植蛔冞^驅(qū)動電壓增大為原來兩倍，晶體管消耗的電壓余度與共源共柵級相同L增大四倍的結(jié)果只是使gmro的值增大兩倍而共源共柵結(jié)構(gòu)卻使得輸出阻抗大約增大gmro倍過驅(qū)動電壓增大為原來兩倍，晶體管消耗的電壓余度與共源共柵級相同L增大四倍的結(jié)果只是使gmro的值增大兩倍而共源共柵結(jié)構(gòu)卻使得輸出阻抗大約增大gmro倍過驅(qū)動電壓增大為原來兩倍，晶體管消耗的電壓余度與共源共柵級相同共源共柵級的屏蔽特性Vout端有△Vout的電壓跳變時，表現(xiàn)在X點(diǎn)的電壓跳變共源共柵級的屏蔽特性由上式可知：當(dāng)共源共柵的輸出節(jié)點(diǎn)電壓改變ΔV時，由于共源共柵結(jié)構(gòu)具有高輸出阻抗特性，因此只會引起△VX發(fā)生很小的變化，這就是所謂的共源共柵的屏蔽特性。折疊式共源共柵共源共柵級由共源級實(shí)現(xiàn)電壓到電流的轉(zhuǎn)換，然后電流信號加到共柵級的源端。因此，構(gòu)成共源共柵級時共源管和共柵管類型可以不同。特點(diǎn)：1.Vin和Vout的電平可以是相近的；

2.增益和輸出阻抗的計(jì)算跟共源共柵放大器相同，略小一些。如圖，M1是輸入器件，PMOSM2是共源共柵器件，NMOSI1為直流偏置電流源折疊式共源共柵放大器大信號特性假定Vin從電源電壓下降①當(dāng)Vin>VDD-|VTH1|，那么M1截止，電流I1全部流過M2，即，②當(dāng)Vin<VDD-|VTH1|，M1開啟并處于飽和區(qū)，隨著Vin↓，ID1↑ID2↓，③當(dāng)ID1=I1時，ID2最終變?yōu)?，這時M1進(jìn)入線性區(qū)。共源共柵放大器頻率特性分析節(jié)點(diǎn)近似法分析三個節(jié)點(diǎn)：A、X、Y節(jié)點(diǎn)A：密勒近似節(jié)點(diǎn)X：密勒近似↖共源共柵放大器頻率特性分析共源共柵放大器頻率特性分析節(jié)點(diǎn)Y：密勒近似在這三個極點(diǎn)中，其中一般不考慮，在設(shè)計(jì)電路時，選擇在高頻處。因此：是主極點(diǎn)，傳輸函數(shù)是單極點(diǎn)函數(shù)共源共柵放大器頻率特性的仿真共源共柵級總結(jié)優(yōu)點(diǎn)

1.輸出阻抗高

2.增益高，常用來提高增