3CMOS模拟电路基本单元二(课件5)
合集下载
3-5电子电路 模拟电路讲义PPT
由此可做出β的幅频特性和相频特性曲线， 如图所示。
当20lgβ下降3dB时,频率f 称为共发射极接法的截止频率
当β=1时对应的频率称为 特征频率fT，且有fT≈β0f
三极管β的幅频特性和相频特性曲线图
3.5.4 共射放大电路的频率特性
一、 全频段小信号模型 二、 高频段小信号微变等效电路 三、 低频段小信号微变等效电路
模： Au
1 1 ( f fH)2
频 率
Au (db) 20 log 1 ( f fH )2
特 性
曲
相 角：
arctg(f fH )
线
二、 RC高通电路
传递函数为：
Au
U
o
Ui
jRC 1 jRC
1 1 j fL
f
式中：fL
1 2RC
1 2
下限截止频率（下边频）
将全频段小信号模型中的C1、C2和Ce短路
R
+
+
. Ui
C
. Uo
-
-
显然这是一个RC低通环节，其时间常数
H rS RB rbb' rb'e CM
于是上限截止频率fH=1/2H 。
CM Cb'e CM1 Cb'e gm R'L Cb'c
Aus AusM
1
1 j
f
fH
AusM
R'L
rS rbe
（动画5-3）
三、 低频段小信号微变等效电路
保留C1、C2和Ce，忽略CM。 该电路有三个RC高通电路环节！
模拟电子电路第五版国外教材版PPT课件
R1C1
又 1 2 10，C2 0 Rin 100k，又当T 1 1时， 1 1k，
RC
RC
C 1 10nF。 100k 1k
（2）、vo 1 t vidt,则当0 t 2ms时，vo 2 t 2000t。
RC 0
RC
当t 2ms时，vo vo(2ms) 4V。
（d）、f
5kHz,
则v
' o
max
SR
31.8V
10V ,
2f
vo max 10V ,则对应的vi max vo max 1V。 10
有用的输入电压范围为（- 1V， 1V）。
2.106
取R2 R3 100k,1 R2 200, R1 100k 502。
R1
199
又 1 2 100，C1 3.18F。
Acm R4 (1 R2 R3) 0.009。 R4 R3 R1 R4
CMRR 20log Ad 60.8dB。 Acm
2.72
A C
D B
令vI1 3 0.04sin t(V ), vI 2 3 0.04sin t(V )
i vI 2 vI1 0.08sin t(mA)。
(a)直流分析
直流通路如图所示。
栅极电压VG
15 5M 5M 10M
5V
又VG VGS ID *3k (1)
假设该管工作在饱和区，忽略沟长效应，
则有 ID 1 k 'n(W )(VGS Vt)2 （2） 2L
v Do
,
D
vo
00,.9v8I (vI0.605.V65),
v I
0.65V
3.69
Iz=20mA时，VZ=6.8V，rZ=5Ω，则VZ=VZO+IZrZ， VZO=6.7V。 ① 电源电流不受限（反向击穿）
又 1 2 10，C2 0 Rin 100k，又当T 1 1时， 1 1k，
RC
RC
C 1 10nF。 100k 1k
（2）、vo 1 t vidt,则当0 t 2ms时，vo 2 t 2000t。
RC 0
RC
当t 2ms时，vo vo(2ms) 4V。
（d）、f
5kHz,
则v
' o
max
SR
31.8V
10V ,
2f
vo max 10V ,则对应的vi max vo max 1V。 10
有用的输入电压范围为（- 1V， 1V）。
2.106
取R2 R3 100k,1 R2 200, R1 100k 502。
R1
199
又 1 2 100，C1 3.18F。
Acm R4 (1 R2 R3) 0.009。 R4 R3 R1 R4
CMRR 20log Ad 60.8dB。 Acm
2.72
A C
D B
令vI1 3 0.04sin t(V ), vI 2 3 0.04sin t(V )
i vI 2 vI1 0.08sin t(mA)。
(a)直流分析
直流通路如图所示。
栅极电压VG
15 5M 5M 10M
5V
又VG VGS ID *3k (1)
假设该管工作在饱和区，忽略沟长效应，
则有 ID 1 k 'n(W )(VGS Vt)2 （2） 2L
v Do
,
D
vo
00,.9v8I (vI0.605.V65),
v I
0.65V
3.69
Iz=20mA时，VZ=6.8V，rZ=5Ω，则VZ=VZO+IZrZ， VZO=6.7V。 ① 电源电流不受限（反向击穿）
模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行 PPT课件 第五章PPT课件
结论：引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了
(1 + AF) 倍。
第20页/共50页
例：在电压串联负反馈放大
电路中，
A 105，R1 2 k
RF 18 k ① 估算反馈系数 F 和反馈深度 (1
A F
图
)；
5.1.4(a)
② 估算放大电路的闭环电压放大倍数 Af；
③ 如果开环差模电压放大倍数 A 的相对变化量为
±10%，此时闭环电压放大倍数 Af 的相对变化量等于多少？
解：① 反馈系数
F
U f U o
R1 R1 RF
2 0.1 2 18
反馈深度
1 A F 1 105 0.1 104
第21页/共50页
② 闭环放大倍数
.
.
A 105
Af 1 A F 104 10
③ Af 的相对变化量
因为差模输入电压等
于输入电压与反馈电压之
-
差，反馈增强了输入电压，
-
所以为正反馈。
-
(b)负反馈
(a)正反馈
图
反馈信号削弱了输入 信号，因此为负反馈。
第4页/共50页
二、直流反馈和交流反馈
(a)直流负反馈
(b)交流负反馈
图 直流反馈与交流反馈
直流负反馈可稳定静态工作点，交流负反馈用以改
善放大电路的性能。
5.3.2 利用关系式 X f X i 估算闭环 电压放大倍数
放大电路的闭环电压放大倍数：
深度负反馈放大电路的闭
环电压放大倍数：
而 F
X X
f o
所以 XXoi
X X
o f
A f
X o X i
A f
模拟电路ppt课件
(4-10)
例：求Au =?
i2 R2 M R4 i4
i3 R3
i1 ui
R1
_ +
+
RP
虚短路
u u 0
i1= i2
虚开路
uo
uo
vM
1
R4 1
1
R2 R3 R4
i2
vM R2
i1
ui R1
(4-11)
uo
vM
1
R4 1
1
R2 R3 R4
i2
vM R2
i1
ui R1
Au
uo ui
)
RF
2
RF1 R4
( ui1 R1
ui 2 R2
)
ui3 R5
(4-29)
五、三运放电路
ui1 +
A+
+
ui2
A+
uo1
R
R1
a
RW b
R
R1
uo2
R2
+
uo
A+
R2
(4-30)
ui1 +
A+
+
ui2
A+
uo1
R a
RW b
ua ui1 ub ui2
uo1 uo2 ua ub
t
思考：如果输入是正弦波，输出波形怎样，请 自己计算。运放实验中请自己验证。
(4-36)
积分电路的主要用途： 1. 在电子开关中用于延迟。 2. 波形变换。例：将方波变为三角波。 3. A/D转换中，将电压量变为时间量。 4. 移相。
其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘 法与除法运算电路等，由于课时的限制，不作 为讲授内容。
例：求Au =?
i2 R2 M R4 i4
i3 R3
i1 ui
R1
_ +
+
RP
虚短路
u u 0
i1= i2
虚开路
uo
uo
vM
1
R4 1
1
R2 R3 R4
i2
vM R2
i1
ui R1
(4-11)
uo
vM
1
R4 1
1
R2 R3 R4
i2
vM R2
i1
ui R1
Au
uo ui
)
RF
2
RF1 R4
( ui1 R1
ui 2 R2
)
ui3 R5
(4-29)
五、三运放电路
ui1 +
A+
+
ui2
A+
uo1
R
R1
a
RW b
R
R1
uo2
R2
+
uo
A+
R2
(4-30)
ui1 +
A+
+
ui2
A+
uo1
R a
RW b
ua ui1 ub ui2
uo1 uo2 ua ub
t
思考：如果输入是正弦波，输出波形怎样，请 自己计算。运放实验中请自己验证。
(4-36)
积分电路的主要用途： 1. 在电子开关中用于延迟。 2. 波形变换。例：将方波变为三角波。 3. A/D转换中，将电压量变为时间量。 4. 移相。
其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘 法与除法运算电路等，由于课时的限制，不作 为讲授内容。
模拟电路基础教程PPT完整全套教学课件全
返回目录 CONTENTS PAGE
透彻掌握器 件特性
1
重视对电路 构成原理的
学习
2
理论与实践 的关系
3
返回目录 CONTENTS PAGE
目前国内使用较多的电路设计仿真软件有PSPICE、Proteus和Multisim 等。就模拟电路仿真来说,Multisim 以其界面友好、功能强大、易于学习 的优点而受到高校电类专业师生和工程技术人员的青睐。Multisim13.0版 本已上市,但目前使用比较稳定、用户数较多的还是10.0版本。对于使用 者来说,只要有一台计算机和Multisim 软件,就相当于拥有了一间设备齐全 的电路实验室,可以调用元器件,搭建电路,利用虚拟仪器进行测量,对电路 进行仿真测试,可以实时修改各类电路参数,实时仿真,从而帮助使用者了解 各种电路变化对电路性能的影响,对电路的测量直观、智能,是进行电路分 析和设计的有效辅助工具。使用者在学习和解题的过程中,可以通过 Multisim 对电路中某个节点的电压波形、某条支路的电流波形、电路结构 变化产生的影响等方方面面问题快速仿真而得到答案。
模拟电路基础教程PPT课件
1.1.4 一般电子系统的构成 1.电子系统的分类
返回目录 CONTENTS PAGE
模拟电子 系统
数字电子 系统
模拟电路基础教程PPT课件
2.电子系统的构成
返回目录 CONTENTS PAGE
模拟电路基础教程PPT课件
返回目录 CONTENTS PAGE
1.1.5 模拟电子技术的发展
在式(1-1-1)中,K 为常数,使u(t)和T(t)之间形成如图1-1-1所示的相 似形关系。如果K 不能保持为常数,则称模拟信号发生了失真。失真问 题是模拟电路中始终需要引起注意和克服的重要问题。
模电第3版电子教案第2章课件
I C = ICN + ICBO
三、BJT 的电流分配关系
IB = I BN ICBO
IC = ICN + ICBO
当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结 面积等确定，故电流的比例关系确定，即：
ICN IC ICBO
IBN IB ICBO
IC IB (1 )ICBO IB ICEO 穿透电流
C BE
2.1.2 BJT 的放大原理
一、BJT 处于放大状态的条件
内部 条件
发射区掺杂浓度高 基区薄且掺杂浓度低 集电结面积大
外部 条件
发射结正偏: UC > UB > UE 集电结反偏: UC < UB <UE
NPN
IC
IB
c
b+
Rb
+ UBE
e UCE
VBB
IE
Rc VCC
PNP
IC
IB
IE = IC + IB
IC IB ICEO IE (1 ) IB ICEO
IE IC IB
IC IB IE (1 ) IB
三、BJT 的放大作用
IB + IBb c
+ UI
Rb
+ UBE
e
VBB
IC + IC
+ UCE UCE IE + IE
Rc VCC
IC = IB IE = IC + IB = (1+ ) IB
一、BJT的型号
国标GB249规定： 第一部分 第二部分 第三部分
阿拉伯 数字表 示器件 电极数
字母 (汉拼) 表示器 件材料 和极性
模拟电子技术PPT课件
处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。
1.4 放大电路模型
信号的放大是最基本的模拟信号处理 功能。
这里研究的是线性放大，即放大电路 输出信号中包含的信息与输入信号完全相 同。输出波形的任何变形，都被认为是产 生了失真。
1、放大电路的符号及模拟信号放大
• 电压放大模型
• 电流放大模型
• 互阻放大模型
电压增益
+ Vs
–
Ri ——输入电阻
+
+
+
Vi
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
–
Ro ——输出电阻
由输出回路得 则电压增益为
Vo AV
AVVVoOi ViRAoVROLRRLo RLRL
由此可见 RL
AV 即负载的大小会影响增益的大小
要想减小负载的影响，则希望 Ro RL 理想情况 Ro 0
（考虑改变放大电路的参数）
由输入回路得
Ii
Is
Rs Rs Ri
要想减小对信号源的衰减，则希望…？
Ri Rs
理想 Ri 0
3. 互阻放大模型（自学） 4. 互导放大模型（自学） 5. 隔离放大电路模型
Ro
+
+
+
Vi
Ri
AV Vi
Vo
–
–O
–
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
放大电路的性能指标是衡量它的品质优劣 的标准，并决定其适用范围。
Vs 0
另一方法
+ Vs=0
–
放大电路
IT
+ VT
–
Vo AVOVi
1.4 放大电路模型
信号的放大是最基本的模拟信号处理 功能。
这里研究的是线性放大，即放大电路 输出信号中包含的信息与输入信号完全相 同。输出波形的任何变形，都被认为是产 生了失真。
1、放大电路的符号及模拟信号放大
• 电压放大模型
• 电流放大模型
• 互阻放大模型
电压增益
+ Vs
–
Ri ——输入电阻
+
+
+
Vi
Ri
AVOVi
Vo RL
–
–
–
Ro ——输出电阻
由输出回路得 则电压增益为
Vo AV
AVVVoOi ViRAoVROLRRLo RLRL
由此可见 RL
AV 即负载的大小会影响增益的大小
要想减小负载的影响，则希望 Ro RL 理想情况 Ro 0
（考虑改变放大电路的参数）
由输入回路得
Ii
Is
Rs Rs Ri
要想减小对信号源的衰减，则希望…？
Ri Rs
理想 Ri 0
3. 互阻放大模型（自学） 4. 互导放大模型（自学） 5. 隔离放大电路模型
Ro
+
+
+
Vi
Ri
AV Vi
Vo
–
–O
–
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
放大电路的性能指标是衡量它的品质优劣 的标准，并决定其适用范围。
Vs 0
另一方法
+ Vs=0
–
放大电路
IT
+ VT
–
Vo AVOVi
模拟电子技术基础.ppt
多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区
空间电荷区形成内电场
内电场促使少子漂移 内电场阻止多子扩散
最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。对于 P型半导体和N型 半导体结合面， 离子薄层形成的 空间电荷区称为 PN结。空间电 荷区也称耗尽层。
在出现了空间电荷区后，
PN结的形成过程
由于正负电荷间的相互作用，
在本征半导体中掺入三价杂质元素，如硼、镓、 铟等形成了P型半导体，也称为空穴型半导体。
P型半导体中空穴是多数载流子，主要由掺杂形成； 电子是少数载流子，由本征激发形成。
空穴很容易俘获电子，使 杂质原子成为负离子。三
价杂质 因而也称为受主杂 质。
P型半导体的结构示意图
综 上：
本征半导体中掺入微量杂质元素构成杂质半导体。 在常温下，杂质原子均已电离，载流子浓度就大大增加， 使半导体的导电能力大大提高。
数字电路：处理数字信号的电子电路
数字信号：一种离散的信号（包括时间离散和 幅值离散两种情况）
电子信息系统
模拟电路
信号 提取
信号的 预处理
信号的 加工
信号的驱 动与执行
传感器、 接收器
A/D 转换
计算机或 其它数字 处理系统
D/A 转换
提取出的信号：弱信号、噪声大、易受干扰。
预处理：隔离、滤波、阻抗变换、放大。
本征激发小结：
（1）空穴与电子成对出现。
（2）自由电子在晶格中运动，空穴在共价键内运动。
（3）温度一定时，激发和复合达到动态平衡。
（4）温度升高时，载流子浓度增大，导电能力增强， 因此，本征半导体可以制成热敏元件和光敏元件。
1.1.2 杂质半导体
➢ N型半导体 ➢ P型半导体
5模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行_PPT课件_第五章
~+1 2 uId
~+1 2
uId
R
+ uo
VT1
VT2
Re
VEE
无负反馈。
图 5.2.8 长尾式差分放大电路
(2)静态分析
当 uId = 0 时，由于电路结构对称，故： IBQ1 = IBQ2 = IBQ，ICQ1 = ICQ2 = ICQ ，UBEQ1 = UBEQ2
= UBEQ，UCQ1 =UCQ2 = UCQ， 1= 2=
第五章 集成运算放大电路
5.1 集成放大电路的特点 5.2 集成运放的基本组成部分 5.3 集成运放的典型电路 5.4 集成运放的主要技术指标 5.5 理想运算放大器 5.6 各类集成运放的性能特点 5.7 集成运放使用中的几个具体问题
5.1 集成放大电路的特点
集成电路简称 IC (Integrated Circuit)
当 uId = 0，时
+ uId
UCQ1 = UCQ2
UO = 0
Rb1
Rc1 + uo
Rc2 Rb2
R1
~+1 2 uId
~+1 2
uId
R2
VT1
VT2
图 5.2.6 差分放大电路的基本形式
（2）电压放大倍数 VT1 和 VT2 基极输入电压大小相等，极性相反，— —称为差模输入电压(uId)。
由于 UBE1 = UBE2，VT1 与 VT2 参数基本相同，则
IB1 = IB2 = IB；IC1 = IC2 = IC
R IREF
2IB
IC2
VT1
IB1 +
UBE1
IC2 IB2
U+BE2 VT2
3CMOS模拟电路基本单元一(课件4)
7
西安电子科技大学
NMOS模拟开关的非理想效应及解决方法
动态范围小和时钟馈通效应 ; 时钟馈通效应主要是NMOS寄生电容所造成的，当控制信号发生较 高频率的变化时，寄生电容CGS和CGD使NMOS的栅极分别和源/漏极 耦合，产生输出失调 ； CMOS模拟开关是比较理想的技术，能有效提高开关动态范围，减 小时钟馈通效应 ；
2
9
西安电子科技大学
有源电阻分压电路及并联电阻
10
西安电子科技大学
三、电流源和电流沉
电流沉与电流源电路是两端元件，其电流值受栅电压控制，和加在MOS源漏 两端的电压无关。 一般来说，电流沉的负端电压接VSS，而电流源的正端电压接Vdd。 MOS工作在饱和区。电流沉的源漏电压应大于VMIN才能正常工作
对于NMOS模拟开关，当控制信号C的电压为电源电压时，要求 Vout≈Vin，即要求NMOS晶体管工作在深度线性区。
3
西安电子科技大学
NMOS模拟开关非理想模型
NMOS模拟开关的非理想模型可以等 效为一个三端网络，端口A和B为开 关的输入输出端，C为电压控制端。 理想情况下，RON为零，而ROFF为 无穷大。为了降低总谐波失真，RON 与控制电压的关系应为线性关系 。
0<VDS<VGS-VT
导通电阻为
RON
VDS L i D n Cox W VGS VT VDS
当NMOS模拟开关处于关断状态时，即VGS<VT， iDS=IOFF=0；则ROFF≈∞
5
西安电子科技大学
NMOS模拟开关的导通电压-电流特性（2）
W＝L＝3μm
18
Cascode NMOS电流镜
《模拟电子技术》(第3版)课件与教案 第2章
第2章 三极管及其基本放大电路2.1 放大电路示意框图如图E2.1所示，电流、电压均为正弦波，已知R s ＝600Ω，V s ＝20mV ，V i ＝10mV ，R L ＝2k Ω，V o ＝2V ，当R L 开路时，测得V o ＇＝2.6V ，f L ＝1000Hz ，f H ＝500kHz 。
试求该放大电路的电压、电流、功率放大倍数及其分贝数；输入电阻R i ；输出电阻R o ；通带宽度BW 。
解：如图E2.1所示，有200102000i o v ===V V AA v （dB ）＝20lg ｜A v ｜＝20lg200dB ＝46dB 60600/)1020(2/2/)(/s i s L o i o i -=--=--==R V V R V I I AA i （dB ）＝20lg ｜A i 120001060110)1(23ii o o i o p =⨯⨯-⨯-=-==-I V I V P P AA p （dB ）＝10lg ｜A p ｜＝20lg12000dB ≈i i i 10600160/V R I ==Ω=Ω o o L o 26112K 06K 2.()().V R R V '=-=-⨯Ω≈Ω BW ＝f H －f L ＝（500－1）kHz ＝499kHz2.2 在路测量，测得小功率硅三极管各引脚的电位如图E2.2所示，试判断其工作状态，并判断有哪几只已损坏。
解：如图E2.2所示（a ） V C ＞V B ＞V E ，V BE ＝V BE(on)＝0.7V ，发射结正偏，集电结反偏，三极管（硅NPN 型图E2.2图E2.2小功率管）工作在放大状态。
（b）V B＜V E，V C＞V B，发射结，集电结均反偏，三极管工作在截止状态。
（c）V C＞V B＞V E，V BE＞V BE(on)＝0.7V，三极管已损坏（发射结开路）。
（d）V E＞V B＞V C，V BE＝V BE(on)＝－0.7V，发射结正偏，集电结反偏，三极管（硅PNP 型小功率管）工作在放大状态。
三项电路教学课件学习课件PPT
5·1·2 三相电压 U1
L1 相线、端线 (火线)
u1
u12
N 中性线 (零线)
W1
V1
u2 u3 u23
u31
L2
L3
•
U 1 U0
•
U 2 U 120
•
U 3 U 120
相电压：端线与中性线间的电压
U1 U2 U3 0
u1、u2、u3； U1、U2、U3
相电压对称
线电压：端线与端线间的电压
Pp= Up Ip cosp
当负载对称时：P = 3Up Ipcosp
1
相电压与相 电流的相位差
对称负载Y联接时： Up 3 Ul , Ip Il
对称负载 联接时： Up Ul ,
Ip
1 3 Il
所以 P 3UpIp cos p 3Ul Il cos p
同理 Q 3Up Ip sinp 3Ul Il sinp
u12 u31
|Z31| i31 |Z12|
i23 i12
L2 +
L3
- i2 + u-23 i3
|Z23|
I12
U12 Z12
② 不对称三相负载
Z12 Z23 Z31
I23
U23 Z23
I31
U31 Z31
相电流不对称 线电流不对称
I1 I12 I31 I2 I23 I12 I3 I31 I23
i31 |Z12|
i23 i12
- i2 L2 + L3 + u-23 i3
|Z23|
(2) 相电流（IP）
I12
U12 Z12
I23
U23 Z23
(3) 线电流（IL）
《模拟电子技术基础》教案第二章基本放大电路(高教版)(中职教育).doc
第二章基本放大电路本章内容简介本章首先讨论半导体三极管（BJT ）的结构、工作原理、特性曲线和主要参数。
随后着重讨论BJT放大电路的三种组态，即共发射极、共集电极和共基极三种放大电路。
内容安排上是从共发射极电路入手，再推及其他两种电路，并将图解法和小信号模型法，作为分析放大电路的基本方法。
（一）主要内容：◊半导体三极管的结构及工作原理，放大电路的三种基本组态◊静态工作点Q的不同选择对非线性失真的影响◊用H参数模型计算共射极放大电路的主要性能指标◊共集电极电路和共基极电路的工作原理◊三极管放大电路的频率响应（二）教学要点：从半导体三极管的结构及工作原理入手，重点介绍三种基本组态放大电路的静态工作点、动态参数（电压增益、源电压增益、输入电阻、输出电阻）的计算方法，H参数等效电路及其应用。
（三）基木要求：◊了解半导体三极管的工作原理、特性曲线及主要参数◊了解半导体三极管放大电路的分类◊掌握用图解法和小信号分析法分析放大电路的静态及动态工作情况◊理解放大电路的工作点稳定问题◊掌握放大电路的频率响应及各元件参数对其性能的影响2.1半导体三极管（BJT）2.1.1BJT的结构简介：半导体三极管有两种类型:NPN型和PNP型。
结构特点：发射区的掺杂浓度最高；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。
2.1.2BJT的电流分配与放大原理三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。
外部条件：发射结正偏，集电结反偏。
i B =(l_Q )x* a1-a 2.三极管的三种组态共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE 表示。
共基极接法，基极作为 公共电极，用CB 表示。
共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC 表示。
q =必耳=«厶=厶/⑴《）BJT 的三种组态4. 放大作用综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传 输，然后到达集电极而实现的。
3CMOS模拟电路基本单元二(课件5)
如果M1工作在饱和区，则输出电压为
Vout VDD 1 W n C ox Vb Vin VTN 2 RD 2 L
13
VTN Vout W AV n Cox Vb Vin VTN 1 Vin L Vin
RD
CMOS共栅放大器（3）
11
CMOS共栅放大器（1）
在共源放大器和共漏放大器电路中，输入信号都是加在MOS晶体管的栅 极，根据MOS晶体管的特性，将输入信号加在源极也是可以实现放大功 能的，而共栅放大器就是利用这个特性所实现的。 当输入电压Vin较大时，即Vin≥Vb-VTH时，NMOS晶体管M1处于关断状态， 输出电压Vout等于VDD
18
CMOS共源共栅放大器（4）
输入输出特性曲线和饱和区小信号模型
Vout Vdd
VTN1
Vin
19
从小信号模型容易得到：共源共栅放大器增益与共源放大器增 益形式相同，与M2的跨导和体效应无关。
西安电子科技大学
Thanks！
20
西安电子科技大学
CMOS模拟集成电路基本单元（二）
微电子学院 刘帘曦
1
西安电子科技大学
CMOS模拟集成电路基本单元（二）
重点：CMOS基本放大器
2
模拟CMOS基本放大器
放大器是集成电路的最基本单元电路之一； 用于小信号的放大，也可以提高模拟电路的驱动能力，增 益较高的放大器常应用于反馈系统中； 基本CMOS模拟放大器，包括单管的共源、共栅、共漏三种 组态及Cascode放大器； 掌握CMOS基本模拟放大器的电路结构Байду номын сангаас小信号模型、增益 及输出阻抗的简化公式
17
《模拟电路三极管》PPT课件
2.集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO和ICBO有如下关系 ICEO=（1+ ）ICBO 相当基极开路时，集电极和发射极间的反向
饱和电流，即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应 的Y坐标的数值。如图01.09所示。
精选ppt
23
精选ppt
24
(2)交流参数
①交流电流放大系数
1.共发射极交流电流放大系数 =IC/IBvCE=const
用数字表示同种器件型号的序号
用字母表示器件的种类
用字母表示材料 三极管
第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、
C硅PNP管、D硅NPN管 第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、
G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管
精选ppt
33
表01.01 双极型三极管的参数
参数 型号
PCM
I CM
mW mA
3AX31D 125 125
精选ppt
2
1.4.1双极型半导体三极管的结构
双极型半导体三极管的结构有两种类型:NPN型和PNP型。
左边区称为发射区，电极称为发射极，用E或e表 示Emitter）；另一侧称为集电区和集电极，用C或 c表示Collector）。中间部分称为基区，连上电极称 为基极，用B或b表示Base）；
图 01.01 两种极性的双极型三极管
在放大区 值基本不变，可在共射接法输出
特性曲线上，通过垂 直于X 轴的直线求取 IC/IB。或在图01. 08上通过求某一点的
斜率得到。具体方
法如图01.10所示。
图01.10 在输出特性曲线上求β
精选ppt
25
2.共基极交流电流放大系数α
α=IC/IE VCB=const 当ICBO和ICEO很小时 ， ≈、 ≈，可以不加区分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
VDD RD Vout Vin M1 Vb
12
CMOS共栅放大器（2）
当Vin< Vb-VTH时，M1开始进入饱和工作状态，其源漏电流为 1 W 2 I D n C ox Vb Vin VTN 2 L 进一步减小Vin，Vout逐渐减小，M1开始进入线性区，临界点即：
VDD 1 W n C ox Vb Vin VTN 2 RD Vb VTN 2 L
输入输出特性曲线和小信号模型
+ V1 Vin RS
Vb-VTN Vin
Vout gmV1 gmbVbs R0 RD
Vout Vdd
14
CMOS共栅放大器（4）
15
CMOS共源共栅放大器（1）
共源放大器则将输入电压信号转换成输出电流，而共栅放大器将输入 电流信号转换成输出电流； 如将共源放大器和共栅放大器级联使用则组成共源共栅放大器，即级 联三极管（Cascode）放大器； NMOS M1产生与输入电压Vin成正比的小信号漏电流，M2将该漏电流 转换成输出电流，该电流流过负载电阻变成输出电压Vout，所以M1为 输入器件，M2为共源共栅器件。
共漏放大器利用栅极接收输入信号，利用源极驱动负载，使源极输 出电压跟随栅极电压。
9
CMOS共漏放大器（2）
大信号分析：
当Vin<VTN时，NMOS管 M1截止，输出电压Vout等于零 ;
随着输入电压的增大并超过VTN， M1由截止进入饱和区，Vout开始随 着输入电压的增加而增加 ;
进一步增大Vin， Vout将跟随Vin变化，输入和输出电压之间差值为VGS 共漏放大器的输入－输出特性可以表示为：
18
CMOS共源共栅放大器（4）
输入输出特性曲线和饱和区小信号模型
Vout Vdd
VTN1
Vin
19
从小信号模型容易得到：共源共栅放大器增益与共源放大器增 益形式相同，与M2的跨导和体效应无关。
西安电子科技大学
Thanks！
20
共源放大器的大信号分析
6
CMOS共源放大器（3）
由于NMOS在线性区的跨导会下降，所以我们必须保证NMOS工作在饱和区
考虑沟道调制效应，可得： V A
gm
ro RD ro RD
增加NMOS的W/L或增大源漏电流或增大RD都可以提高共源放大器的小信号 增益；
常采用有源负载或电流源作为负载，以增加等效电阻值，增加输出电压摆幅。
11
CMOS共栅放大器（1）
在共源放大器和共漏放大器电路中，输入信号都是加在MOS晶体管的栅 极，根据MOS晶体管的特性，将输入信号加在源极也是可以实现放大功 能的，而共栅放大器就是利用这个特性所实现的。 当输入电压Vin较大时，即Vin≥Vb-VTH时，NMOS晶体管M1处于关断状态， 输出电压Vout等于VDD
17
RD
Vout M2 X M1
CMOS共源共栅放大器（3）
Vb
Vin
当Vin<VTH1时，M1和M2处于截止状态，Vout=VDD，VX≈Vb －VTH2；当Vin≥VTH1时，M1将输入电压转换成漏电流，并 使输出电压Vout下降，但漏电流的增加使M2的栅源电压 VGS2也随着增加，从而导致VX下降 ; 当Vin继续增加，从而导致两个结果：(1) VX降到比Vin低一 个阈值电压VTH1，使M1进入线性区；(2) Vout降到比偏置电 压Vb低一个阈值电压VTH2，使M2进入线性区。如果Vb比较 低的时候，M1会先进入线性区；如果M2进入深线性区，VX 和Vout将近似相等。 Cascode放大器的一个重要特性就是输出阻抗很高，M2将 M1的输出阻抗提高至原来的(gm2+gmb2)*RO2倍，其中RO2为 M2的输出阻抗。
如果M1工作在饱和区，则输出电压为
Vout VDD 1 W n C ox Vb Vin VTN 2 RD 2 L
13
VTN Vout W AV n Cox Vb Vin VTN 1 Vin L Vin
RD
CMOS共栅放大器（3）
16
CMOS共源共栅放大器（2）
为了保证输入器件M1工作在饱和区，必须满足VX≥Vin－VTH1 为了保证共源共栅器件M2工作在饱和区，必须满足Vout≥Vb－VTH2，
为了保证M1和M2都处于饱和区，则必须满足Vout≥Vin－VTH1＋VGS2－
VTH2，可见M2的增加使放大器的输出电压摆幅减小
7
CMOS共源放大器（4）
输入输出特性曲线和饱和区小信号模型
8
CMOS共漏放大器（1）
对于共源放大器来说，要获得高电工作时，为了减小信号电平的损失， 必须在共源放大器后级引入缓冲器，一般采用共漏放大器作为缓冲 器，所以共漏放大器又称为源极跟随器。
西安电子科技大学
CMOS模拟集成电路基本单元（二）
微电子学院 刘帘曦
1
西安电子科技大学
CMOS模拟集成电路基本单元（二）
重点：CMOS基本放大器
2
模拟CMOS基本放大器
放大器是集成电路的最基本单元电路之一； 用于小信号的放大，也可以提高模拟电路的驱动能力，增 益较高的放大器常应用于反馈系统中； 基本CMOS模拟放大器，包括单管的共源、共栅、共漏三种 组态及Cascode放大器； 掌握CMOS基本模拟放大器的电路结构、小信号模型、增益 及输出阻抗的简化公式
1 W n C ox Vin VTH Vout 2 RS Vout 2 L
AV
g m RS 1 g m g mb RS
10
CMOS共漏放大器（3）
输入输出特性曲线和饱和区小信号模型
Vout
VTN
Vin
AV
g m RS 1 g m g mb RS
3
重要的基本公式
临界条件的变形：
VGS VT VDS (VG VS ) VT VD VS VG VT VD
4
CMOS共源放大器（1）
共源放大器是将MOS晶体管的栅源电压变化转换成小信号漏极电流，
小信号漏极电流流过负载电阻产生输出电压。
5
CMOS共源放大器（2）
12
CMOS共栅放大器（2）
当Vin< Vb-VTH时，M1开始进入饱和工作状态，其源漏电流为 1 W 2 I D n C ox Vb Vin VTN 2 L 进一步减小Vin，Vout逐渐减小，M1开始进入线性区，临界点即：
VDD 1 W n C ox Vb Vin VTN 2 RD Vb VTN 2 L
输入输出特性曲线和小信号模型
+ V1 Vin RS
Vb-VTN Vin
Vout gmV1 gmbVbs R0 RD
Vout Vdd
14
CMOS共栅放大器（4）
15
CMOS共源共栅放大器（1）
共源放大器则将输入电压信号转换成输出电流，而共栅放大器将输入 电流信号转换成输出电流； 如将共源放大器和共栅放大器级联使用则组成共源共栅放大器，即级 联三极管（Cascode）放大器； NMOS M1产生与输入电压Vin成正比的小信号漏电流，M2将该漏电流 转换成输出电流，该电流流过负载电阻变成输出电压Vout，所以M1为 输入器件，M2为共源共栅器件。
共漏放大器利用栅极接收输入信号，利用源极驱动负载，使源极输 出电压跟随栅极电压。
9
CMOS共漏放大器（2）
大信号分析：
当Vin<VTN时，NMOS管 M1截止，输出电压Vout等于零 ;
随着输入电压的增大并超过VTN， M1由截止进入饱和区，Vout开始随 着输入电压的增加而增加 ;
进一步增大Vin， Vout将跟随Vin变化，输入和输出电压之间差值为VGS 共漏放大器的输入－输出特性可以表示为：
18
CMOS共源共栅放大器（4）
输入输出特性曲线和饱和区小信号模型
Vout Vdd
VTN1
Vin
19
从小信号模型容易得到：共源共栅放大器增益与共源放大器增 益形式相同，与M2的跨导和体效应无关。
西安电子科技大学
Thanks！
20
共源放大器的大信号分析
6
CMOS共源放大器（3）
由于NMOS在线性区的跨导会下降，所以我们必须保证NMOS工作在饱和区
考虑沟道调制效应，可得： V A
gm
ro RD ro RD
增加NMOS的W/L或增大源漏电流或增大RD都可以提高共源放大器的小信号 增益；
常采用有源负载或电流源作为负载，以增加等效电阻值，增加输出电压摆幅。
11
CMOS共栅放大器（1）
在共源放大器和共漏放大器电路中，输入信号都是加在MOS晶体管的栅 极，根据MOS晶体管的特性，将输入信号加在源极也是可以实现放大功 能的，而共栅放大器就是利用这个特性所实现的。 当输入电压Vin较大时，即Vin≥Vb-VTH时，NMOS晶体管M1处于关断状态， 输出电压Vout等于VDD
17
RD
Vout M2 X M1
CMOS共源共栅放大器（3）
Vb
Vin
当Vin<VTH1时，M1和M2处于截止状态，Vout=VDD，VX≈Vb －VTH2；当Vin≥VTH1时，M1将输入电压转换成漏电流，并 使输出电压Vout下降，但漏电流的增加使M2的栅源电压 VGS2也随着增加，从而导致VX下降 ; 当Vin继续增加，从而导致两个结果：(1) VX降到比Vin低一 个阈值电压VTH1，使M1进入线性区；(2) Vout降到比偏置电 压Vb低一个阈值电压VTH2，使M2进入线性区。如果Vb比较 低的时候，M1会先进入线性区；如果M2进入深线性区，VX 和Vout将近似相等。 Cascode放大器的一个重要特性就是输出阻抗很高，M2将 M1的输出阻抗提高至原来的(gm2+gmb2)*RO2倍，其中RO2为 M2的输出阻抗。
如果M1工作在饱和区，则输出电压为
Vout VDD 1 W n C ox Vb Vin VTN 2 RD 2 L
13
VTN Vout W AV n Cox Vb Vin VTN 1 Vin L Vin
RD
CMOS共栅放大器（3）
16
CMOS共源共栅放大器（2）
为了保证输入器件M1工作在饱和区，必须满足VX≥Vin－VTH1 为了保证共源共栅器件M2工作在饱和区，必须满足Vout≥Vb－VTH2，
为了保证M1和M2都处于饱和区，则必须满足Vout≥Vin－VTH1＋VGS2－
VTH2，可见M2的增加使放大器的输出电压摆幅减小
7
CMOS共源放大器（4）
输入输出特性曲线和饱和区小信号模型
8
CMOS共漏放大器（1）
对于共源放大器来说，要获得高电工作时，为了减小信号电平的损失， 必须在共源放大器后级引入缓冲器，一般采用共漏放大器作为缓冲 器，所以共漏放大器又称为源极跟随器。
西安电子科技大学
CMOS模拟集成电路基本单元（二）
微电子学院 刘帘曦
1
西安电子科技大学
CMOS模拟集成电路基本单元（二）
重点：CMOS基本放大器
2
模拟CMOS基本放大器
放大器是集成电路的最基本单元电路之一； 用于小信号的放大，也可以提高模拟电路的驱动能力，增 益较高的放大器常应用于反馈系统中； 基本CMOS模拟放大器，包括单管的共源、共栅、共漏三种 组态及Cascode放大器； 掌握CMOS基本模拟放大器的电路结构、小信号模型、增益 及输出阻抗的简化公式
1 W n C ox Vin VTH Vout 2 RS Vout 2 L
AV
g m RS 1 g m g mb RS
10
CMOS共漏放大器（3）
输入输出特性曲线和饱和区小信号模型
Vout
VTN
Vin
AV
g m RS 1 g m g mb RS
3
重要的基本公式
临界条件的变形：
VGS VT VDS (VG VS ) VT VD VS VG VT VD
4
CMOS共源放大器（1）
共源放大器是将MOS晶体管的栅源电压变化转换成小信号漏极电流，
小信号漏极电流流过负载电阻产生输出电压。
5
CMOS共源放大器（2）