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

大信號(hào)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(hào)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(shí)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(jí)——小信號(hào)特性增益兩個(gè)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(gè)共源共柵級(jí)電路，所以AV=Vout/Vin=-gm1V1RD/Vin而V1=Vin

，所以AV=-gm1RD當(dāng)忽略溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)時(shí)，共源共柵級(jí)放大器的電壓增益與共源級(jí)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(jí)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(gè)最大特點(diǎn)，對(duì)提高放大器小信號(hào)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(jí)比電流源負(fù)載的共源級(jí)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(zhǎng)度來增大增益假設(shè)共源級(jí)的輸入管的長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉淼乃谋抖鴮挾缺３植蛔冞^驅(qū)動(dòng)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(jí)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(dòng)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(jí)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(dòng)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(jí)相同共源共柵級(jí)的屏蔽特性Vout端有△Vout的電壓跳變時(shí)，表現(xiàn)在X點(diǎn)的電壓跳變共源共柵級(jí)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?chǔ)時(shí)，由于共源共柵結(jié)構(gòu)具有高輸出阻抗特性，因此只會(huì)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(jí)由共源級(jí)實(shí)現(xiàn)電壓到電流的轉(zhuǎn)換，然后電流信號(hào)加到共柵級(jí)的源端。因此，構(gòu)成共源共柵級(jí)時(shí)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(hào)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(shí)，ID2最終變?yōu)?，這時(shí)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(gè)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(gè)極點(diǎn)中，其中一般不考慮，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，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(jí)總結(jié)優(yōu)點(diǎn)

1.輸出阻抗高

2.增益高，常用來提高增