cmos模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一.ppt

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1、CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望提纲提纲n n1、共源级放大器n n2、源级跟随器（共漏级放大器）n n3、共栅级放大器n n4、共源共栅级放大器提纲2022/10/3121、共源级放大器、共源级放大器n n1.1 电阻做负载的共源级放大器n n大信号分析大信号分析共源级放大器2022/10/313cutoffactivetriodeMOSMOS管工作在饱和区时管工作在饱和区时n n小信号分析小信号分析

2、共源级放大器2022/10/314考虑沟道长度调制时，考虑沟道长度调制时，线性区时线性区时共源级放大器2022/10/316增益随增益随Vin的变化而变化，在信号摆幅较大时会引入非线性的变化而变化，在信号摆幅较大时会引入非线性ID随随Vin的变化关系的变化关系gm随随Vin的变化关系的变化关系7输入电压范围：输出电压范围（摆幅）：8输入输出电阻的求解：输入输出电阻的求解：输入电阻无穷大输出电阻9练习Av的最大化的最大化增大增大W/L；寄生电容增大，带宽减小；寄生电容增大，带宽减小增大增大VRD；输出摆幅减小；输出摆幅减小减小减小ID；RD会很大，输出节点时间常数增大会很大，输出节点时间常数增大

3、11电阻做负载的共源级放大器的缺点？优点？n n1.2 MOS二极管连接做负载的共源级n nMOSMOS二极管连接二极管连接共源级放大器2022/10/3112二极管连接的阻抗为二极管连接的阻抗为n n考虑体效应时考虑体效应时n n增益增益n nNMOSNMOS二极管连接做负载二极管连接做负载共源级放大器2022/10/3113其中没有体效应n nPMOSPMOS二极管连接做负载二极管连接做负载增益与偏置电流、电压无关！线性度好！n n讨论讨论n n增益与输入信号无关，是器件尺寸的弱函数。增益与输入信号无关，是器件尺寸的弱函数。n n高增益要求会造成集体管的尺寸不均衡。高增益要求会造成集体管的

4、尺寸不均衡。共源级放大器2022/10/3114例：为了达到例：为了达到1010倍增益，倍增益，则，则(W/L)(W/L)1 1=50(W/L)=50(W/L)2 2在这个例子中，在这个例子中，MM2 2的过驱动电压应该是的过驱动电压应该是MM1 1的过驱动电压的的过驱动电压的1010倍。倍。若若V VGS1GS1-V-VTH1TH1=200mV=200mV，|V|VTH2TH2|=0.7V|=0.7V，|V|VGS2GS2|=2.7V|=2.7V，严重制约输出电压，严重制约输出电压摆幅。摆幅。n n允许的输出电压摆幅减小。允许的输出电压摆幅减小。15输入电压范围：输出电压范围（摆幅）：书中图

5、3.10 解释亚阈值导电的影响16输出电阻？您能直观观察出来吗？17二极管连接的其他用途：电压偏置18同样大小的交流小信号电阻，用饱和区MOS管实现不仅容易，而且消耗的电压余度要小得多电流源负载的共源级放大器广泛的使用在CMOS集成电路中n n1.3 电流源负载的共源级放大器n n讨论讨论n n长沟器件可以产生高的电压增益长沟器件可以产生高的电压增益n n同时增加同时增加WW、L L将引入更大的节点电容将引入更大的节点电容n nI IDD A AV V 共源级放大器2022/10/311920输出摆幅n n1.4 带源级负反馈的共源级放大器n n小信号直接分析方法小信号直接分析方法共源级放大器

6、2022/10/3121n讨论增加源级负反馈电阻，使增益是gm的弱函数，实现线性的提高。线性化的获得是以牺牲增益为代价的n n考虑沟道长度调制及体效应时，电路的交流小信号模考虑沟道长度调制及体效应时，电路的交流小信号模型为型为共源级放大器2022/10/3122n n小信号等效分析共源级放大器2022/10/3123辅助定理：在线性电路中，电压增益等于辅助定理：在线性电路中，电压增益等于-GmRout，其中Gm表示输出与地短接时电路的跨导；Rout表示当输入电压为零时电路的输出电阻。线性电路的输出端口可用诺顿定理来等效，输出电压为-IoutRout，定义Gm=Iout/Vin，可得Vout=-GmVinRout。Gm?Rout?n n计算计算GGmm共源级放大器2022/10/3124（考虑沟道长度调制及体效应（考虑沟道长度调制及体效应)由于 ，所以因此，n n计算计算R Routout共源级放大器2022/10/3125流经ro的电流：得到所以，n n计算计算A Av v共源级放大器2022/10/3126Av=-Gm(Rout|RD)Av=“在漏极节点看到的电阻在漏极节点看到的电阻”/“在源在源极通路上看到的电阻极通路上看到的电阻”可以极大地简化更复杂电路的分析可以极大地简化更复杂电路的分析