11.1 共源放大器的设计
共源共栅放大器.
g
m
W I L
D
1 I
D
1
L增大四倍的结果只是使gmro的值增大两倍
L
而共源共栅结构却使得输出阻抗大约增大gmro倍
共源共栅级的屏蔽特性
Vout端有△Vout的电 压跳变时，表现在X点 的电压跳变 VX =？
VX
1 g m 2 g mb 2 ro 2 ro1 ro 2 1 Vout g m 2 g mb 2 ro 2
摆幅，Von1+Von2<Vout<VDD-|VGS4-VTH4|
共源共栅级——小信号特性
增益
两个晶体管工作在饱和区；假设λ= 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。
x
1
g m 2 g mb 2 1 1 CGD1 CDB1 CSB 2 CGS 2 g m1 g m 2 g mb 2 g m 2 g mb 2 2CGD1 CDB1 CSB 2 CGS 2
折叠式共源共栅放大器大信号特性
假定Vin从电源电压下降 ①当Vin>VDD-|VTH1|，那么M1截止，电流I1全部流过M2，即，
共源极放大器电路及原理
根据输入电阻的定义得 R
1) 静态工作点的测试
上图为场效应管共源极放大器实验电路图。该电路采用的自给偏压的方式为放大器
建立静态工作点，栅极通过R1接地，因R1中无电流流过，所以栅极与地等电位。 即VG=O , 可用万用表测出静态工作点 IDQ 和VDSQ 值。
2) 输入输出阻抗的测试
VS 与Vi ,这样求得两端的电压为 VR=VS — Vi ,
流过电阻R 的电流实际就是放大电路的输入电流
Ii 。
共源极放大器电路及原理
上图是伏安法测试放大电路的连接图。 其在输入回路中串接一取样电阻 R ,输入信号
调整在放大电路用晶体管毫对地的交流电压 (1) 输入阻抗的测量
2）输出阻抗的测量
放大器输出阻抗的大小，说明该放大器带负载的能力。用伏安法测试放大电路的输出
阻抗的测试电路如下图所示。放大器输出阻抗的大小，说明该放大器带负载的能力。用伏
输入信号的频率仍选择在放大电路的中频段，输入信号的大小仍调整到确保输出信号不失真为条件，因此仍须用示波器监视输出信号的波形。
第一步在不接负载RL的情况下，用毫伏表测得输出电压
第二步在接上负载RL的情况下，用毫伏表测得输出电压
心=（尹-叽
3）高输入阻抗Zi的测试
前面讲了一般放大器输入阻抗的测量方法, F面以场效应管源极跟随器为例，介绍高输入放大器的输入阻抗的测试方法。
类似于源极跟随器这样的高输入阻抗放大器的输入阻抗•往往可以等效成一个输入电阻Z i和一个输入电容Ci的并联形式，因此，必须分辨测出Ri和Ci的值才能确定输入阻抗Zi的值。
测量Ri,由于被测电路的输入阻抗很高，可以和毫伏表的输入阻抗相比拟，若将毫伏表直接接到被测放大电路的输入端，会引起严重的测试误差. 为了减少小毫伏表并联接入引起的测量误差，要求毫伏表的输入电阻远大于被测电路的输入电阻，一般要求大于20倍以上•对于一般的毫伏表来说，是无法满足这样的要求的•但是被测电路是一的源极跟随器•具有高输入阻抗，低输出阻抗的特点，因而，可以不直接测试放大电路的输入电压，而
共源共栅放大器的分析
共源共栅放大器的分析
本学期学习了《集成电路设计方法》这一门课程，感谢谢老师一直悉心地教导，让我们收获良多。通过这门课程，我们对集成电路工艺、mos器件有了一点了解，知道怎样使用EDA软件，以及掌握了一些基本的集成电路的分析与设计方法。其中，共源共栅放大器那一节课令我印象深刻，下面我就以这一小节为例，来谈谈我听课后的感受和收获。
共源共栅级的级联叫做共源共栅结构，如图1所示，它显示了共源共栅电路的基本结构：M1产生与输入电压V in成正比的小信号漏电流，将输入电压信号转变为电流信号；M2仅仅使电流流经R D，将源极的电流信号传输到输出。
图1 共源共栅结构
课上老师给我们分析了共源共栅放大器的大信号特性（传输特性、输出电压范围）、小信号特性（增益、输出阻抗）、作用、高频特性与噪声特性。下面我详细说说我的理解。
大信号特性：当V i
n≤V t1时，M1、M2截止；当V i n≥V t1时，M1、M2都饱和；而V in足够大时，M1进入线性区，M2也进入线性区。如图二所示。
图2 共源共栅级的输入—输出特性
分析偏置条件：为了保证M1工作于饱和区，必须满足V
x ≥V
in
-V
t1
.假如M1和M2
都处于饱和区，则V
X 主要由V
b
决定：V x=V b-V GS2。因此V b≥V in+V GS2-V t1 ,如图3
所示。为了保证M2饱和，必须满足V
out ≥V
b
-V
T2
,如果V
b
的取值是M1处于饱和区
边缘，则V
out ≥V
in
-V
t1
+V
GS2
-V
t2
。从而保证M1和M2工作在饱和区的最小输出电平
等于M1和M2的过驱动电压之和。
共源共栅运算放大器的设计
共源共栅运算放大器的设计
共源共栅运算放大器，也称为共源共栅放大器或共栅源跟随器，是常用的运算放大器电路结构。它由共源放大器和共栅放大器组成，可以提供高增益、宽带宽并具有高输入电阻和低输出阻抗的特点。下面将详细讨论共源共栅运算放大器的设计。
设计目标：
1.高增益：希望放大器具有高增益，以提供较大的放大倍数。
2.宽带宽：希望放大器具有较宽的频带，以传输更高频率的信号。
3.高输入电阻：希望放大器具有较高的输入电阻，以不对被测电路产生影响。
4.低输出阻抗：希望放大器具有较低的输出阻抗，以不对后级电路产生影响。
设计步骤：
1.选择晶体管：
选择性能良好、参数稳定的晶体管作为放大器的关键部件。常用的晶体管有MOSFET和JFET，选用适合的型号，使其性能满足设计的要求。2.偏置电路设计：
根据晶体管的工作条件，设计偏置电路以保证放大器的工作稳定性。通常采用电流源和电阻网络来实现晶体管的偏置。
3.增益极化设计：
确定放大器的增益级数和增益大小，并选择适当的分压比例和电阻值，使得输出电压能够满足要求。同时考虑增益的稳定性，防止输出波形失真。
4.频率补偿设计：
由于共源共栅放大器的频率响应受到极点和零点的影响，需要设计频
率补偿电路来提高带宽。常用的频率补偿方法有米勒补偿电容和并联补偿
电容等。
5.输入和输出阻抗设计：
通过选择合适的电路参数和组件数值，使得输入电阻和输出电阻达到
所需的要求。一般采用反馈电阻网络来实现输入和输出阻抗的调节。
6.功耗和温度设计：
考虑到功耗和温度对放大器性能的影响，需要进行功耗和热量分析，
采用折叠式共源共栅结构实现高速CMOS全差分运算放大器的设计
采用折叠式共源共栅结构实现高速CMOS全差分运算放
大器的设计
“随着数／模转换器（DAC）、模／数转换器（ADC）的广泛应用，高速运算放大器作为其 部件受到越来越广泛的关注和研究。速度和 是模拟集成电路的2个重要指标，然而速度的提高取决于运放的单位增益带宽及单极点特性并相互制约，而 则与运放的直流增益密切相关。在实际应用中需要针对运放的特点对这2个指标要进行折衷考虑。
1运放结构与选择
根据需要，本文设计运算放大器需要在较低的电压下能有大的转换速率、快的建立时间，同时要折衷考虑增益与频率特性及共模抑制比（CMRR）和电源抑制比（PSRR）等性能。
常见的用于主运放设计的结构大致可分3种：两级式（TwoStage）结构、套简式共源共栅（TelescopicCascode）结构及折叠式共源共栅（FoldCascode）结构。两级式结构的第1级可提供高的直流增益，而第2级提供大的输出摆幅。但由于第2级电流很大，故使得运放功耗大大增加，同时由于级联而多产生一个非主极点，速度及带宽都有所降低，需进行频率补偿，这样不仅增加的设计复杂度还会大大影响运放的速度；套简式共源共栅结构由于只有2条支路，功耗为三者 ，频率特性 ，但由于需要层叠多级管子，导致输出摆幅很低，在低电压工作下很难正常工作，并且输入输出端不能短接；而折叠式共源共栅结构的各参数特性介于前两者之间，增益基本与套简式共源共栅相同而低于两级运放，虽为4条支路，功耗及频率特性均远好于两级运
放，输出摆幅大于套筒式共源共栅结构，输入输出可以短接且输入共模电平更容易选取并可接近电源供给的一端电压。经综合考虑，本设计采用折叠式共源共栅结构作为主运放。
单管电流源电路
1
1、RC低通电路的波特图
R
Av (s)
Vo (s) Vi (s)
R
sC 1
1 1 sRC
+
+
sC
vi
C
vo
Av (
j)
1
1
jRC
1
1 j
p
1 RC
-
-
p
A() 1 1 ( )2 p
用半对数坐标描绘的频率特性称为波特图
Av () dB 20lg
1 ( )2 p
A
()
arc
tan(
p
)
画波特图：对数幅频特性、对数相频特性
(1) 级间采用直接耦合方式。 (2) 尽可能用有源器件代替无源元件。 (3) 利用对称结构改善电路性能。
集成运放电路形式多样，各具特色。但从电路的组成结构看，一
般是由输入级、中间放大级、输出级和电流源四部分组成。
输
中
输
vi
入
间
出
级
级
级
vo
电流源电路
(1) 电流源偏置电路。它为多级放大器的各级设置合适的工 作点，
高频区：极间电容是影响高频区响应的主要因素。
低频区：耦合电容和旁路电容是影响低频响应的主要因素。
一、频率失真 我们知道，待放大的信号，如语音信号、电视信号、生物电
如何设计一个简单的放大器
如何设计一个简单的放大器
放大器是电子设备中不可或缺的一部分，它能够将弱信号增强到足
够的水平，以便于后续处理或输出。设计一个简单的放大器并不难，
只需要一些基本的电子元件和一些简单的电路连接，下面将介绍一种
常见的放大器设计方法。
1. 选择放大器类型
在设计放大器之前，首先需要确定所需要的放大器类型。常见的放
大器类型包括运放放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）和晶
体管放大器等。在这里，我们选择使用Op-Amp放大器，因为它具有
简单、稳定以及高增益的特点。
2. 确定放大器的增益需求
放大器的增益表示信号放大的程度，根据具体的应用需求，可以确
定所需要的增益大小。在这里，我们假设需要一个增益为10的放大器。
3. 选择合适的Op-Amp芯片
根据放大器的增益需求，选择一个合适的Op-Amp芯片。不同的芯
片型号具有不同的参数和性能指标，需要根据具体需求进行选择。在
这里，我们选择了一款常用的Op-Amp芯片LM741。
4. 确定电源电压
放大器通常需要供电，需要确定所需要的电源电压。一般来说，
Op-Amp芯片的工作电压为±15V，但是在一些低功耗应用中，可以选
择低电源电压。在这里，我们选择了±9V的电压供应。
5. 设计放大器电路
根据所选择的Op-Amp芯片和电源电压，设计放大器的电路。典型
的Op-Amp放大器电路包括反馈电阻和输入电阻等。对于我们所需的
增益为10的放大器，可以采用非反向放大器的电路结构，如下图所示：(图例：Op-Amp非反向放大器电路图)
在图中，R1和R2分别代表反馈电阻和输入电阻。根据非反向放大
IC课设报告 电流源负载共源极放大器的设计
IC课设报告
题号：
题目：电流源负载共源极放大器的设计指导老师：
院系：
专业班级：
学号：
同组成员：
姓名：
目录一．背景简介
1.CMOS
2.Hspice
二．设计目标
三．设计思路概述
1.流程
2.高频分析
四．具体设计步骤
1.选取W/L的值
2.仿真单个MOS的特性
3.相关参数计算
4.小信号等效电路及增益，带宽
5.整体仿真增益和带宽结果
五．电路相关曲线仿真
1.直流特性仿真
2.瞬态分析仿真
3.功耗分析仿真
4.相位仿真曲线
5.幅值仿真曲线
六．理论与实际的讨论
1.数据
2.继续思考
七．课程小结
1.收获和建议
2.成员工作量
一．背景简介
1.CMOS
当今世界,随着计算机、通讯、网络技术的迅猛发展和全球经济一体化进程的加快,发展微电子产业的重要性已日益为各国政府及有识之士所接受。当今社会进入到了一个崭新的信息化时代，微电子技术正是信息技术的核心技术。集成电路(Integrated Circuit,简称IC)就是将有源元件(二极管、晶体管等)和无源元件(电阻、电容等)以及它们的连线一起制作在半导体衬底上形成一个独立的整体. 集成电路的各个引出端就是该电路的输入，输出，电源和地。学习了解IC方面的知识已成为每一个当代大学生的基本要求。
共源极放大器是CMOS电路中的基本增益级。它是典型的反向放大器，负载可以是有源负载或者电流源。共源极放大器需要得到比有源负载放大器更大的增益。设计电流源负载共源极放大器对学习了解IC 有着本质的帮助和提高，这是理论与实践的相结合。下图是电流源负载共源放大器。这种结构采用电流源负载代替PMOS二极管连接的负载。电流源是共栅结构，采用栅极加直流电压偏置VGG2 的P沟道管实现。小信号性能可由模型中用gm2vout＝0（考虑M2 的栅极交流接地）来求得。
CMOS实验报告
CMOS实验报告
模拟集成电路设计实验报告
学院：班级：学号：姓名：
班内序号：
实验一:共源级放大器性能分析
一、实验目的
1、掌握synopsys 软件启动和电路原理图（schematic ）设计输入方法；
2、掌握使用synopsys 电路仿真软件custom designer对原理图进行电路特性仿真；
3、输入共源级放大器电路并对其进行DC 、AC 分析，绘制曲线；
4、深入理解共源级放大器的工作原理以及mos 管参数的改变对放大器性能的影响
二、实验要求
1、启动synopsys ，建立库及Cellview 文件。
2、输入共源级放大器电路图。
3、设置仿真环境。
4、仿真并查看仿真结果，绘制曲线。
三、实验结果
1、电路图
2、幅度和相位曲线
3、部分参数
四、实验结果分析
器件参数：
NMOS 管的宽长比为10，栅源之间所接电容1pF ，Rd=10K。实验结果：由仿真结果有：gm=173u，Rd=10k，所以增益
Av=173*10/1000=1.73=4.76dB
实验二:差分放大器设计
一、实验目的
1. 掌握差分放大器的设计方法；
2. 掌握差分放大器的调试与性能指标的测试方法。
二、实验要求
1. 确定放大电路；
2. 确定静态工作点Q ；
3. 确定电路其他参数。
4. 电压放大倍数大于20dB ，尽量增大GBW ，设计差分放大器；
5.对所设计电路调试；
6. 对电路性能指标进行测试仿真，并对测量结果进行验算和误差分析。
三、实验原理
平衡态下的小信号差动电压增益AV 为：
四、实验结果
改变W/L和栅极电阻，可以看到，R 一定时，随着W/L增加，增益增加，W/L一定时，随着R 的增加，增益也增加。但从仿
基于ADS的低噪放大器设计
基于ADS的低噪放大器设计
低噪放大器(LNA)是无线通信系统和射频电路中非常重要的组成部分，其主要功能是接收到的微弱信号进行放大并降低噪声水平。在LNA设计中，使用高度集成的射频集成电路技术(ASIC)来实现高性能的LNA是相对常见
的方法之一、本文将基于ADS软件进行低噪放大器的设计。
在ADS软件中，设计LNA的第一步是选择适当的放大器结构。常见的
放大器结构包括共源放大器、共栅放大器和共源共栅放大器等。在选择放
大器结构时，需要根据电路的噪声要求、增益要求和频率范围来决定。在
本文中，我们将选择共源放大器结构进行LNA的设计。
第二步是进行器件的建模和参数选择。在ADS软件中，我们可以使用
S参数模型或者使用器件的原理模型来进行建模。对于MOSFET器件，我
们可以使用BSIM3或者BSIM4模型。在选择模型时，需要考虑器件的性能
和仿真的准确性。此外，还需要选择合适的器件尺寸和电流偏置点，以满
足低噪声和高增益的要求。
第三步是进行射频传输线的设计和匹配网络的设计。在LNA的输入端，通常需要使用一个传输线来实现输入的匹配。在ADS软件中，我们可以使
用Smith图或者阻抗匹配工具来设计和优化传输线。另外，在输出端也需
要进行匹配网络的设计，以实现合适的阻抗匹配。在设计匹配网络时，可
以使用传统的L型、π型或者香蕉型网络，也可以使用阻抗变换器来实
现匹配。
第四步是进行直流偏置电路的设计。在共源放大器中，需要使用直流
偏置电路来提供适当的电流偏置点。直流偏置电路的设计通常包括电流源
和电流镜。在ADS软件中，我们可以使用电流源和电流镜元件来设计直流
单级电流源负载共源放大器设计
华侨大学电子工程系
集成电路设计与分析实验B
（模拟集成电路分析与设计课程实验）
实验（四）
单级电流源负载共源放大器设计
华侨大学厦门专用集成电路系统重点实验室
-2011-
集成电路设计与分析实验B（四）
一、实验目的
1.熟练掌握使用Cadence Virtuoso ADE5.1.41软件进行原理图的编辑
2.使用器件设计参数表格的数据进行电路设计
3.掌握电流源负载的共源放大器的设计方法
二、实验软件：
Cadence IC Virtuoso ADE5.1.41
三、实验要求：
实验前请做好预习工作，实验后请做好练习，较熟练地使用Virtuoso软件对原理图进行编辑并熟练掌握常用的几种低频模拟电路的分析方法。
1
2第一部分单级共源放大器设计
已知：VDD=3.3V，I=100uA 要求：Av>30dB ,输出摆幅>2V
1.1单级共源放大器设计
一、参数估算
1.根据输出摆幅的要求，分配NMOS 和PMOS 的过驱动电压，电路如图1所示，1.30.35,0.5onN onP onP V V V V V V
+<⇒==onN 可以取V 2.估算共源放大器增益
111211(||)()()
v mN oN oP G thN n p onN n p I A g r r V V I V λλλλ===−++i 由此可知，电流源负载的共源放大器小信号增益只和过驱动电压和放大级的沟道长度调制系数有关，选择合理的过驱动电压和沟道长度调制系数使其满足设计要求。选择的输入管的过驱动电压为0.35V，L 取1um 时即可满足设计要求。
2.估算静态工作电压：
电流源负载的共源放大器
成绩评定：
指导教师签字： 年 月 日
备注：
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。 2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后 10 日内。
1 W 2
gm=5.88 m，rout=67.8 K 由于 Av≈������������������ (ro1//ro2)=100，可以计算出在此条件下 ro2 需要等于 22.7K， 因此，设计 PMOS 的时候要考虑输出电阻为 22.7K 即可 PMOS 设计如图所示
下面进行总体设计，将两个 MOS 管拼接在一起
深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称：
模拟集成电路设计
Hale Waihona Puke Baidu实验项目名称：
电流源负载的共源放大器
学院：
信息工程学院
专业：
集成电路设计与集成系统
指导教师：
报告人：
学号：
班级：
实验时间：
实验报告提交时间：
教务部制
实验内容：
根据实验内容中仿真方法，完成课本《模拟 CMOS 集成电路设计》P79 中习题 3.14 的设计与仿真：设计一个电流源负载的共源放大器，要求增益大于 40dB，输出电压摆 幅超过 2.2V, 并仿真其直流与交流特性曲线，列出其设计与仿真的过程。 实验过程： 本实验要求电流源负载的共源放大器的增益要达到 100（40dB） ，我们可以通过公 式 Av≈������������������ (ro1//ro2)=100 得知，所以我们的������������������ ro1 本征增益最好在 200 甚至以上。所 以选择 NMOS 沟长 L=700nm。根据要求摆幅要达到 2.2V 以上，所以选定 Vout 在静态 时=1.5V。对于每个管子，在过驱动电压上平均有 0.4V 的余度。实测当沟长=700nm 时， Vthn=0.8V。据此，选择 Vin=1.1V，使过驱动电压为 0.3V。在此沟长下λ n≈0.028 结合公式 Id=2 μn Cox L （Vgs − Vthn） (1+λn Vds)，计算出 NMOS 宽长比大约是 70 到此为止 NMOS 的器件参数计算为完毕，经 DC 仿真得知
如何设计简单的放大器电路
如何设计简单的放大器电路
在设计放大器电路之前，我们首先需要了解什么是放大器电路。放
大器电路是一种电子电路，它可以增加信号的幅度，使得弱信号变得
更强。在日常生活中，我们可以发现很多设备都使用了放大器电路，
比如音频放大器、视频放大器等。接下来，我们将重点介绍如何设计
一个简单的放大器电路。
一、确定应用需求
在设计放大器电路之前，我们首先需要确定应用的需求。比如，我
们需要了解要放大的信号类型（是音频信号还是视频信号）、信号的
频率范围、所需的增益等。这些信息将有助于我们选择合适的放大器
电路设计方案。
二、选择放大器类型
根据不同的应用需求，我们可以选择不同类型的放大器。常见的放
大器类型包括晶体管放大器、运算放大器、功放等。在设计简单的放
大器电路时，我们可以选择使用晶体管放大器。
三、确定放大器电路拓扑
在设计放大器电路时，我们需要选择合适的电路拓扑。常见的放大
器电路拓扑包括共射极、共集极、共基等。根据应用需求和性能指标，我们可以选择最适合的电路拓扑。
四、计算放大器参数
在设计放大器电路时，我们需要计算和确定一些重要的参数，如电压增益、电流增益、频率响应等。这些参数的选择将直接影响放大器电路的性能。
五、设计放大器电路图
在经过以上的准备工作后，我们可以开始设计放大器电路图。根据所选择的放大器类型和电路拓扑，将各个元件（如电阻、电容、晶体管等）按照一定的连接方式组合起来，形成放大器电路图。
六、进行电路仿真
在设计完放大器电路图后，我们可以利用电路仿真软件进行仿真验证。通过输入不同频率和幅度的信号，观察输出信号的波形和增益是否符合设计要求。若有不合理之处，我们可以进行调整和优化。
放大器电路原理及放大器电路图详解
放大器电路原理及放大器电路图详解
.更多技术文章、资料、论文，请登录放大器电路原理及放大器电路图详解引言放大器是通信系统中发送装置的重要组件。放大器的作用是把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。虽然集成电路的使用已经极为普遍，但在介绍种类放大器电路的基本原理时，本着一切从实用出发的原则介绍各种放大器电路，希望本文对你有所帮助。过去只有电子管这样的器件,乙(B)类电子管功放产生的失真在公共广播系统中都难于被人们接受,因而长时间以来,高保真功放的工作类别仅限于甲(A)类和甲乙(AB)类两种类型。随着半导体器件的出现和电子技术的飞速发展,人们为适应各种不同的要求,设计出形形色色的低频功放电路。功率放大器是根据信号的导通角分为A、B、AB、C和D类,我国亦称为甲、乙、甲乙、丙和丁类。分立和集成电路的音频功率放大器常采用A、B、AB类电路,C类常用于射频功放电路。D类功率放大亦称开关式功率放大器,因其有接近理想状态的高效率。D类低频功率放大器具有效率高、功耗低、谐波失真低的特点，在方方面面得到广泛的应用。一、放大器电路的分类按功率放大器电路中晶体管导通时间的不同可分：甲类功率放大器电路、乙类功率放大器电路和丙类功率放大器电路。甲类功率放大器电路，在信号全范围内均导通，非线性失真小，但输出功率和效率低，因此低频功率放大器电路中主要用乙类或甲乙类功率放大电路。功率放大器是根据信号的导通角分为A、B、AB、C和D类,我国亦称为甲、乙、甲乙、丙和丁类.二、功率放大器电路的特殊问题放大器电路的功率功率放大器电路的任务是推动负载，因此功率放大电路的重要指标是输出功率，而不是电压放大倍数。放大器电路的非线形失真功率放大器电路工作在大信号的情况时，非线性失真时必须考虑的问题。因此，功率放大电路不能用小信号的等效电路进行分析，而只能用图解法进行分析。放大器电路的效率效率定义为：输出信号功率与直流电源供给频率之比。放大电路的实质就是能量转换电路，因此它就存在着转
单端输入单端输出的微变等效电路
单端输入单端输出的微变等效电路在电子电路设计中，我们常常会遇到需要将单端输入信号转换为单端输出信号的情况。为了实现这一目的，我们可以使用微变等效电路来完成。微变等效电路是一种常见的电子电路模型，用于描述电路中的几个重要参数，包括输入阻抗、输出阻抗、增益等等。
在微变等效电路中，我们通常会使用放大器作为信号处理的核心组件。放大器可以将输入信号的幅度进行放大，并输出到负载上。在单端输入单端输出的微变等效电路中，我们常常使用共射放大器或共基放大器来实现。
首先，让我们来介绍共射放大器。共射放大器是一种常见的放大器电路，常被用于将单端输入信号放大为单端输出信号。它由一个n-p-n型晶体管、输入电阻Rin、输出电阻Rout、输入电容Cin和输出电容Cout等组成。共射放大器的核心部分是晶体管，通过控制晶体管的输入信号和偏压点来实现输入信号的放大。
在共射放大器中，输入信号通过电容Cin进入晶体管的基极端口。然后，通过负载电阻RL、电容Cout和输出电阻Rout，输出信号从晶
体管的集电极端口提取。晶体管的发射极通过偏压电阻RE与地相连。
在工作过程中，共射放大器通过控制基极电压来调整输出信号的
放大倍数。当输入信号的幅度变化时，晶体管的工作点也会相应地调整，从而实现对输入信号的放大。此外，通过调整电阻RL和电容Cout 的数值，我们可以进一步优化放大器的性能，使其具有更高的增益和
更小的失真。
接下来，让我们来介绍共基放大器。共基放大器也是一种常见的
放大器电路，在将单端输入信号转换为单端输出信号方面具有很好的
程控增益放大器的几种通用设计方法6篇
程控增益放大器的几种通用设计方法6篇
第1篇示例：
程控增益放大器是一种可以根据控制信号来调节放大倍数的放大器，通常用于音频设备或通信设备中。它在许多应用场景中都发挥着
重要作用，比如在音频混音台中对不同信号进行调节、在通信系统中
动态地调节信号的增益等。
要设计一个高性能的程控增益放大器，需要考虑多个方面的因素，包括放大器的稳定性、带宽、增益范围、失真和噪声等。在此，我们
将介绍几种通用的设计方法，以帮助工程师们更好地设计程控增益放
大器。
一种常见的设计方法是使用可变增益放大器芯片。这种芯片通常
集成了控制电路和放大电路，可以方便地实现程控增益功能。工程师
们只需要按照芯片厂家提供的设计指南进行设计，通常只需要很少的
外部元件即可完成设计。这种设计方法具有成本低、易于实现的优点，适用于一些对性能要求不是很高的场合。
另一种设计方法是使用集成运算放大器和调节电阻网络。通过调
节电阻网络的阻值，可以实现对增益的控制。这种方法的优点是可以
灵活地调整增益范围，同时可以根据需要选择不同的运算放大器以实
现更高的性能要求。但是这种设计方法需要对电路的稳定性和噪声进
行较为细致的分析和优化。
还有一种设计方法是使用数字控制的程控增益放大器。这种设计方法将控制电路部分用数字信号处理的方式实现，可以实现更精确的控制和更复杂的功能。通常需要搭配数字模拟转换器和微控制器等器件，同时需要编写控制算法。这种设计方法的特点是可以实现更高的精度和更复杂的控制功能，但是相对复杂度也更高。
除了以上介绍的几种设计方法外，还有一些其他的设计方法，比如使用特殊的调节元件或者非线性元件实现程控增益放大器。不同的设计方法适用于不同的场合，工程师们可以根据具体的需求和资源选择合适的设计方法。
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*观测相频响应曲线： Vp(Vo)-Vp(Vs:+) 观测输入电阻的频率响应：
Trace/Add： Ri = V(Vi)/I(Vs) Trace /Cursor/Display激活游标测中频输入电阻
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求解输入阻抗
.model M2n7000 NMOS(Level=3 Gamma=0 Delta=0 Eta=0 Theta=0 Kappa=0.2 Vmax=0 Xj=0 +Tox=2u Uo=600 Phi=.6 Kp=1.073u W=.12 L=2u Rs=20m Vto=1.73 +Rd=.5489 Rds=48MEG Cgso=73.61p Cgdo=6.487p Cbd=74.46p Mj=.5 +Pb=.8 Fc=.5 Rg=546.2 Is=10f N=1 Rb=1m)
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2、电路方案拟定
选择电路形式及晶体管 采用固定分压共源放大电路，可以获得
稳定的静态工作点。
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Rd
VDD vo
3、电路参数的确定：
静态工作点的要求---？
vGS > VTN >0； vDS > vGS - VTN
Cb1 ＋ vi － ＋
Rg1 d T1 g1 Rg2 B s io
计算Rg1, Rg2； Rg1, Rg2受到AVs与Ri的限 制； 检查，修正参数； 根据对FL，FH的要求，选择电容Cb1、Cb2
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和Cs
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画出带具体参数的电路连接原理图
根据上述设计，得到放大器的电路图如下：
调节Rp可改 变静态工作点 VB的值
Rp
Rd d T1 g1 B s io
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求解输出阻抗
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求解输出阻抗
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五、电路参数的调整方法
对于一个新设计的放大器，可能有些指标达不到要 求，这时需要调整电路参数。
1. 静态调试：Q点测量与调整
vGS > VTN >0； vDS > vGS - VTN
如果出现VCQ VCC，说明晶体管工作在截止状态；
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2.4 修改元器件标号和参数
方法1：选中元器件，选择菜单中Edit/Attributes
方法2：双击该元件符号
方法3：双击参数文字
特别注意！ ● VSIN信号源：AC=15mv、VOEF=0v、
FREQ=1kHz、 VAMPL=30mv。
●
MOS管参数设置方法：
选择菜单Edit/Pspice Model ；
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1. 创建工程项目文件
选择Create a blank pro, OK
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1. 创建工程项目文件
工程项目管理器
绘图工作面
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出现图示界面，完成创建工程项目文件
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2. 1 画原理图—调元件 注意快捷工具图标的使用
菜单Place/ Part，或图标 ，打开元件库
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二、设计要求(P88)
设计课题：单级MOSFET放大器设计 已知条件 技术指标要求
+VCC=+12V RL=5.1k Vi=10mV(有效值) Rsi=50 AV＞30 Ri＞100k Ro＜5.1k fL＜100Hz fH＞100kHz 电路稳定性好。
从输出文件中查看仿真结果__文本结果 用Probe程序观测__ 图形结果
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仿真举例– “单级共源放大电路”
1. 创建工程项目文件
选File/New/ Project
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在F盘下，建立 子 目 录 ， 如 F:\mosex1 目录名和文件 名不能有汉字、 空格等！ 选 择 Analog or Mixed A/D
如果出现VCEQ 0.5V，说明晶体管已经饱和。
当VCEQ＝正几伏说明晶体管基本工作在线性放大状态。 但Q点不一定是最佳的，还要进行动态波形观测。
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2. 动态调试：Q点测量与调整
若vo波形的顶部被压缩 这种现象称为 截止失真 说明Q点偏 说明IBQ偏 小 低 ICQ偏 小
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输出文本文件
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ID VGS VDS VBS VTH VDSAT
1.58E-03 1.95E+00 5.69E+00 0.00E+00 1.73E+00 2.21E-01
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3. 设置仿真分析类型
3.2. 瞬态分析（时域分析）Transient Run to 4ms Start saving data 0ms Maximum step 10us 单击“应用”，“确定”返回。
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波形和曲线结果
击活Transient, Pspice/Run Trace/Add 键入V(Vs:+), V(Vo), 看波形。
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3.2. 瞬态分析（时域分析） Transient Analysis
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3. 设置仿真分析类型
返回
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3. 设置仿真分析类型（Pspice/New Simulation） 选择菜单 PSpice /New Simulation Profile
输出文件更详细
3.1. 静态工作点分析
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返回
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仿真—文本结果
在工程管理项
目 器 Pspice Resource中 击 活 Bias ， 鼠 标 右 键 Make Active 菜 单 Pspice/Run 查看文本输出 Pspice/view output file, 或
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注意选中元件后,鼠标右键的使用；
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2.3
画线
进入：菜单Place/wire或工具栏的
画线：将光标移到需要连线的起点，单击左键（此 时会拖着1根线）；移动鼠标到所需位置，单击左 键，如此循环，直到连线的终点（某元件的引脚）。 结束：单击鼠标右键结束 移动、旋转和删除：与元件操作相同
目标：
Rg1,Rg2,Rd Cg,Cd,Cs的确定
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3、电路参数确定的步骤：
选定VGSQ，VGSQ> VTN >0,或(1/3~1/5)VCC 选定IDQ， VDSQ ，并确定Rd；
iD K n (vGS VTN ) 2
vDS VCC iD Rd
Cb2
VDD vo
Rg1 Cb1 ＋ vi －
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＋ Rg2
RL
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五、共源放大器设计方案仿真验证
Orcad功能简述 Pspice仿真步骤 Pspice仿真举例 实验要求
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相关资料
教材第3章（3.1~3.3 P19~40） 视频文件：
01启动pSpice 9.2.avi 02画电路图.avi 03修改元器件的标号和参数.avi 04设置分析功能.avi 05仿真前的准备工作.avi 06仿真.avi
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Ri
↑
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五. 电路参数的调整与修改
4、如何调整放大器的下限频率fL ？
希望降低放大器下限频率fL，根据电容计算式，也 有三种途径，即
CE、 CB、 CC 电路的性能价格比
fL
rbe RC
AV Ro
不论何种途径，都会影响放大器的性能指标，只能 根据具体指标要求，综合考虑。
电子线路设计与测试
共源放大器设计、仿真、 安装与测试
华中科技大学 电子与信息工程系 汪小燕 87541602 wxyeclab@126.com 2014年11月
一、实验目的
学习晶体管放大电路的设计方法；---电子线
路的设计方法； 学习用pSpice软件对电路进行模拟仿真。--电子线路的仿真方法 掌握晶体管放大电路静态工作点设置与参数 调整方法；-晶体管放大电路的工作原理;静态 工作点的测量与确定 掌握晶体管放大电路性能指标的测试方法及 调试技术。 ---电子线路的性能指标测试与装 调流程 了解负反馈对放大电路性能的影响。
3.3. 交流小信号分析（频域分析）AC Sweep
Start 10Hz End 100Meg Points/Decade 101 Logarithmic选： Decade 单击“应用”，“确定”返回。 故障原因分析-- No AC sources -- AC Sweep ignored
• 添加元件库 Add Lib__Analog 、pwrmos 、Source • 提取元件 • 2n7000 元件库说明 参见教材 3.1.5 P24 表3.1.4
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2.2 元件移动、旋转和删除
选中元器件：或工具栏的
用鼠标左键单击，此时元器件变为红色 移动：压住鼠标左键拖到合适位置，松开鼠标左键 旋转：菜单Edit/Rotate（或快捷键Ctrl+R） 翻转：菜单Edit/mirror 删除：选择菜单Edit/cut ；或按键Delete
仿真方法与对幅频特性相应的分析类似；但 具体公式不同。
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求解输出阻抗
修改电路： 令Vs=0，信号源短路，取掉负载RL，外加 一个信号源VSIN(400mv) 其他步骤与“输入电阻的频率响应”分析相同 Ro =V(Vo)/I(Vs)
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三、电路设计一般流程
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三、电路设计 的一般流程
四、共源放大器原理与设计举例 1、设计举例要求
已知条件
+VCC=+12V RL=3k Vi=10mV(有效值) Rsi=600
技术指标要求
AV＞40 Ri＞50k Ro＜3k fL＜100Hz fH＞100kHz 电路稳定性好。
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故障原因分析---No AC sources -AC
Sweep ignored
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3.3. 交流小信号分析（频域分析） AC Sweep
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波形和曲线结果
击活AC Sweep, Pspice/Run 观测幅频响应曲线：
Trace/Add： db(V(Vo)/V(Vs:+)) Trace /Cursor/Display激活游标测中频增益 用游标找到增益下降3dB ，对应频率为上限频率或下限频 率
vi (t) o vo (t) o t t
应调节 RB1 ，使其变 小
使放大器的输出vo不失真。
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2. 动态调试：Q点测量与调整
若vO波形的底部被削波百度文库
vi (t) o o vo (t) t t
这种现象称为 饱和失真 说明Q点偏 说明IBQ偏 大 高 ICQ偏 大
应调节 RB1 ，使其变 大
使放大器的输出vo不失真。
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五. 电路参数的调整与修改
3、如何调整电压放大倍数AV ？
A V
V RL o rbe V i
_____RL _____Ro _____ _____ AV rbe Ri _____ _____r be
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2.5
添加网络别名
选择菜单 Place/Net Alias → Vo
返回
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2.6. 保存和自动检查
保存 进行电路规则检查、建立网表文件（*.net） ：
Pspice/Create netlist
若有问题，屏幕会有指示 Windows/Session Log弹出错误提示窗口
帮助文件！
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Orcad9.2 简述(ch3-p19)
原理图设计
pSpice仿真 模拟和模数混合电路仿真环境 PCB板仿真环境 可编程数字逻辑器件分析设计环境
pSpice优化 PCB设计
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pSpice仿真步骤
1. 2. 3. 4. 5. 创建工程项目文件 编辑电路原理图（画电路图） 设置仿真分析类型 仿真分析 查看仿真输出结果