第3章单级放大器(一)
第3章放大电路中的负反馈讲解
1 F
信号X、反馈系数F 和闭环增益Af 在四种负反馈组态中的具体形式
信号及 传递比
X i、X f、X id
X o
F
=
X f X o
A f
=
X o X i
特点
电压串联
Ui、Uf、Uid
Uo
Fu
=
Uf Uo
Auf
=
Uo Ui
输入以电压形 式求和，输出 取电压，闭环 电压增益
= iid
ui + AFiid
=
ui
(1+ AF )iid
= Ri 1+ AF
Ri
=
ui ii
Ri是基本放大电路的输入电阻。
⒉ 对输出电阻的影响
⑴ 电压负反馈使输出电阻减小
负载开路
此处用XS=0 是因 为考虑到电压并联负
反馈时，信号源内阻
不能为零，否则反馈 信号将被信号源旁路。
XS=0 ，说明信号源内 阻还存在。
A — 基本放大器放大倍数 F — 反馈网络的反馈系数
．．
开环增益：A = Xo / Xid
．． 反馈系数：F = X．f / Xo
闭环增益： A
f
=．X o
Xi
=
1
A + AF
反馈深度：（1+AF）
深度负反馈条件：（1+AF）>>1 。
一般（1+AF）≥10，满足深度负反馈条件。
在深度负反馈条件下，Af ≈
＋
F
＋
uf AFuid
－
－
故输入电阻增加。
图 3-20 串联负反馈对输入电阻的影响
⑵ 并联负反馈使输入电阻减小
2010年CMOS模拟集成电路复习提纲
2007年《大规模集成电路分析与设计》复习提纲第2章MOSFET 的工作原理及器件模型分析重点内容：＊ CMOS 模拟集成电路设计分析的最基本最重要的知识：MOS 器件的三个区域的判断，并且对应于各个区域的I D 表达式，和跨导的定义及表达式。
＊ 体效应的概念，体效应产生的原因，及体效应系数γ。
＊ 沟道调制效应的概念，沟长调制效应产生的原因，沟道电阻D o I r λ1=，λ与沟道长度成反比。
＊ MOS 管结构电容的存在，它们各自的表达式。
＊ MOS 管完整的小信号模型。
MOSFET 的I-V 特性 1. TH GS V V <,MOS 管截止 2. TH GS V V ≥,MOS 管导通a.TH GS DS V V V -<,MOS 管工作在三极管区;⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=221)(DS DS TH GS ox n D V V V V L W C I μ 当)(2TH GS DS V V V -<<时,MOS 工作于深Triode 区,此时DS TH GS oxn D V V V LWC I )(-≈μ,DSD V I ~为直线关系. 导通电阻:)(1TH GS ox n DDSon V V LW C I V R -=∂∂=μb .THGS DSV V V -≥,MOS 管工作在饱和区;2)(21TH GS oxn D V V LWC I -=μ 跨导g m ：是指在一定的V DS 下，I D 对V GS 的变化率。
饱和区跨导：TH GS DD oxn H T GS oxn m V V I I LW C V V LW C g -==-=22)(μμ三极管区跨导：DS ox n m V L WC g μ=MOSFET 的二级效应1. 体效应: 源极电位和衬底电位不同,引起阈值电压的变化.)22(0F SB F TH TH V V V φφγ-++=)22(0FP BS FP n TH THN V V V φφγ--+=)(H T GS oxn constV GSD m V V LW C V I g DS -=∂∂==μ)22(0FN FN BS P TH THP V V V φφγ---+=2. 沟长调制效应: MOS 工作在饱和区,↑DS V 引起↓L 的现象.)1()(212DS TH GS ox n D V V V LWC I λμ+-⎪⎭⎫⎝⎛= TH GS D DS D ox n DS H T GS oxn GSD m V V I V I L W C V V V LW C V I g -=+⎪⎭⎫⎝⎛=+-=∂∂=2)1(2 )1)((λμλμ 饱和区输出阻抗：λλμ⋅=⋅-⎪⎭⎫⎝⎛=∂∂=D TH GS ox n DS D o I V V LWC V I r 1)(21112线性区输出阻抗：()[]DS TH GS oxn o V V V LW C r --=μ13. 亚阈值导电性V GS <V TH ,器件处于弱反型区.V DS >200mV 后,饱和区I D -V GS 平方律的特性变为指数的关系:T GSD V V I I ζexp0=MOSFET 的结构电容（各电容的表达式见书）MOSFET 的小信号模型MOS 器件在某一工作点附近微小变化的行为,称为小信号分析.此时MOS 器件的工作模型称为小信号模型. MOS 管的交流小信号模型是以其直流工作点为基础的。
单级放大器
2单级放大器由于模拟或数字信号太小而不能驱动负载等，在模拟电路中就必须采用放大器对信号进 行放大。
在本章中重点描述五种放大器结构：共源、共栅、源极跟随器和级联结构以及 CMOS放大器。
对于每一种结构，先进行直流分析，然后进行低频交流小信号分析。
分析方法一般 都先采用一个简单模型进行分析，然后逐步增加一些诸如沟道调制效应、衬底效应等二阶效 应的分析。
放大器的性能指标有：增益、速度、功耗、工作电压、线性、噪声、最大电压摆幅以及 输入、输出阻抗等。
其中的大部分性能指标之间是相互影响的，因而进行设计时必须实现多 维的优化。
3.1 共源放大器所谓共源放大器是指输入输出回路中都包含 MOS 管的源极，即输入信号从 MOS 管的 栅极输入，而输出信号从 MOS 管的漏极取出。
根据放大器的负载不同，共源放大器可以分 为三种形式：无源负载共源放大器及有源负载共源放大器。
3.1.1 无源负载共源放大器无源负载主要有电阻、电感与电容等，这里主要讨论电阻负载与电感电容谐振负载时共 源放大器的特性。
1 电阻负载共源放大器电阻负载共源（CS ）放大器结构如图 3.1(a)所示。
对此进行直流分析（确定工作点）与 低频交流小信号分析。
对于共源放大器，根据第二章的分析，对于低频交流信号从栅极输入 时，其输入阻抗很大，所以在分析时可不考虑输入阻抗的影响。
V RDDV RDDVoVoV i M1ViM1Ron（a ） (b) 图 3.1 (a)电阻负载的共源级 (b) 深三极管区的等效电路（1） 直流分析先忽略沟道调制效应，根据 KCL 定理，由图 3.1(a)可列出其直流工作的方程：V DD = V o + I D R（3.1）而当 V GS ＞V th 时，MOS 管导通，根据萨氏方程有：I D = K N [2(V GS - V th )V DS - V DS ]（3.2）把式（3.2）代入式（3.1）中，可得到其直流工作方程为（注：V GS ＝V i ，V DS ＝V o ）：V = V oDD - K N [2(V i - V th )V o - V o 2 ]R （3.3）o[]DD-RK2(V - V)V- V 2）R + R对方程（3.3）进行进一步的讨论： 截止区：V i ＜V th ，则 V o ＝V DD ；饱和区：V i ＞V th ，且 V i -V th ≤V 时，有：V = VoDD- RK (V - V ) 2 （3.4） N i th三极管区： V o ＜V i －V th ，有：V = V oN i th oo（3.5）深三极管区：V o ＜＜2（V i －V th ，根据第二章可知，此时 M 1 可等效为一压控电阻，因此可得到如图 3.1（b ）所示的等效电路，则有：R V = Von o DD onV=DD 1 + 2K R(V - V )N i th(3.6)根据以上分析，可以得到共源放大器的直流转换特性曲线，即 V o 与 V i 的关系曲线如图 3.2（a ）所示。
单级低频小信号放大器
第三章 单级低频小信号放大器
NanFeng
3.1.1 放大器概述
第 三 章 单 级 低 频 小 信 号 放 大 器
一、放大电路（放大器）：能把微弱的电 信号放大，转换成较强的电信号的电路。 放大器必须对电信号有功率放大作用。
3.1 放 大 器 的 基 本 概 念
3.1.２ 放大器的放大倍数
解：ic= βib=100*20uA=2000uA=2mA
RL’=RL//RC=(RL*RC)/(RL+RC)=3K*3K/(3K+3K)=1.5K
vo=-icRL’=-2mA*1.5k=-3V
作业：如图， RC=3K,RL=1K, ib=20uA,β=100,求vo P51:3-16
vo=vce=-ic*(RC//RL)
3.2 单 级 低 频 小 信 号 放 大 器
ห้องสมุดไป่ตู้
3.2.3 共发射极电路的放大和反相作用
第 三 章 单 级 低 频 小 信 号 放 大 器
放大器可分为直流通路和交流通路: 直流通路：
3.2 单 级 低 频 小 信 号 放 大 器
交流通路：
3.2.3 共发射极电路的放大和反相作用
3.2 单 级 低 频 小 信 号 放 大 器
3.3.2 估算法
第 三 章 单 级 低 频 小 信 号 放 大 器
二、估算输入电阻、输出电阻和放大倍数
3.3 放 大 电 路 的 分 析 方 法
2、放大器的输入电阻ri和输出电阻ro
ri=RB//rbe≈rbe
ro≈RC
3.3.2 估算法
第 三 章 单 级 低 频 小 信 号 放 大 器
第 三 章 单 级 低 频 小 信 号 放 大 器
第三章 单极低频小信号放大器
课题3.1~3.2放大器的基本概念课型新课授课班级17机电授课时数 2教学目标1．了解扩音机的方框图，知道放大器的放大倍数，会计算增益2．了解单级低频小信号放大器的基本组成，明确电路中电压电流符号法则等3．理解设置静态工作点的作用教学重点静态工作点的作用教学难点增益和静态工作点学情分析学生已经了解三极管的基本特点及作用教学方法讲解法、读书指导法、讨论法教后记通过本次课的学习，学生对三极管的作用已有了一个基本认识，同时也能通过读图利用公式进行计算三极管的静态工作点和增益，但对于增益的求解还存在一些困难，主要是因为学生在对数学习这一块掌握不是很好A ．引入在电子线路中，能将微弱的电信号放大，转换或较强的电信号的电路，称为放大器。
B ．新授课3.1 放大器的基本概念3.1.1 放大器概述 一、晶体三极管的基本结构 1．方框图2．特点 放大器：1 输出功率比输入功率大。
2 有功率放大作用。
变压器的输入功率与输出功率相同，因此不能称为放大器。
3.1.2 放大器的放大倍数 一、放大倍数的分类 1．电压放大倍数A vio v v A v =2．电流放大倍数A iioi i A i =3．功率放大倍数A pv i p A A V I V I P P A ⋅===ii oo o 1 二、放大器增益放大倍数较大，可取对数，称为增益Ｇ。
单位为分贝（用dB 表示）。
1．功率增益G p = 10 lg A p （dB ） 2．电压增益G v = 20 lg A v （dB ） 3．电流增益G i = 20 lg A i （dB ） 例题：1．放大电路第一级40 dB ，第二级 -20 dB ，求总的增益，（学生思考：变压器是否是放大器）（教师画电路图，讲解放大器的基本工作原理）（师生共同得出结论：变压器不是放大器）（教师讲解电压放大倍数，学生探讨研究电流和功率的放大倍数）（教师讲解放大倍数的增益表示法，学生练解：总的增益为(40- 20) dB = 20dB2．电压放大倍数为1 000，电流放大倍数为100，功率放大倍数为多少？解：G p= 10 lg (1000 ⨯ 100 ) = 50 dBG v= 20 lg1 000 = 60 dBG i= 20 lg100 = 40 dB3．第一级电压放大倍数为0.01，第二级为1 000，求总放大倍数和增益。
第3章-多级放大电路-习题解答
第3章自测题、习题解答自测题3一、选择：选择：〔请选出最合适的一项答案〕1、在三种常见的耦合方式中,静态工作点独立,体积较小是〔 〕的优点.A 〕阻容耦合 B> 变压器耦合 C 〕直接耦合2、直接耦合放大电路的放大倍数越大,在输出端出现的漂移电压就越〔 〕.A> 大 B> 小 C> 和放大倍数无关3、在集成电路中,采用差动放大电路的主要目的是为了〔 〕A> 提高输入电阻 B> 减小输出电阻 C> 消除温度漂移 D> 提高放大倍数 4、两个相同的单级共射放大电路,空载时电压放大倍数均为30,现将它们级连后组成一个两级放大电路,则总的电压放大倍数〔 〕A> 等于60 B> 等于900 C> 小于900 D> 大于9005、将单端输入——双端输出的差动放大电路改接成双端输入——双端输出时,其差模电压放大倍数将〔 〕；改接成单端输入——单端输出时,其差模电压放大倍数将〔 〕. A> 不变 B 〕增大一倍 C> 减小一半 D> 不确定 解：1、A 2、A 3、C 4、C 5、A C 二、填空：6、若差动放大电路两输入端电压分别为110i u mV =,24i u mV =,则等值差模输入信号为id u =mV,等值共模输入信号为ic u =mV.若双端输出电压放大倍数10ud A =,则输出电压o u =mV.7、三级放大电路中,已知1230u u A A dB ==,320u A dB =,则总的电压增益为dB,折合为倍. 8、在集成电路中,由于制造大容量的较困难,所以大多采用的耦合方式. 9、长尾式差动放大电路的发射极电阻e R 越大,对 越有利.10、多级放大器的总放大倍数为,总相移为, 输入电阻为,输出电阻为. 解：6、3mV 7mV 30mV7、80 4108、电容 直接耦合 9、提高共模抑制比 10、各单级放大倍数的乘积 各单级相移之和 从输入级看进出的等效电阻 从末级看进出的等效电阻 三、计算： 11、如图T 3－11,设12C E V=,晶体管50β=,300bb r Ω'=,11100b R k Ω=,2139b R k Ω=,16c R k Ω=,1 3.9e R k Ω=,1239b R k Ω=,2224b R k Ω=,23c R k Ω=,2 2.2e R k Ω=,3L R k Ω=,请计算u A 、i r 和o r .〔15分〕〔提示：先求静态工作点EQ I ,再求be r 〕图T3－11解：V 1管的直流通路如图11-1所示： 同理可得：交流等效电路如图11-2所示：又有：1112222112222(////)(////)b c b b b c b b be I R R R I R R R r β-=+故：1122221122221(////)(//)1344(////)c b b c L u c b b be be R R R R R A R R R r r ββ--=⨯≈+12、如图T 3－12所示,12100e e R R Ω==,BJT 的100β=,0.6BE U V =.求：〔1〕当V 0o2o1==u u 时,Q 点〔1B I 、1C I 、〕；〔2〕当V 01.0i1=u 、V 01.0i2-=u 时,求输出电压o2o1o u u u ==的值； 〔3〕当1c 、2c 间接入负载电阻 5.6L R k Ω=时,求u o 的值；〔4〕求电路的差模输入电阻r id 、共模输入电阻r ic 和输出电阻r o .〔图中r o 为电流源的等效电阻〕图T3－12解：〔1〕120112C C I I I mA ===〔2〕半边差动电路的交流等效电路如图12所示： 故11110.44(1)c o i be e R U U V r R ββ-=≈-++同理得：20.44o U V ≈ 故：120.88o o o U U U V =-=-〔3〕此时11111(//)214.6(1)Lc o u i be e R R U A U r R ββ-==≈-++ 故：120.292o o o U U U V =-=- 〔4〕12[(1)]25.6id be e r r R k β=++=Ω13如图T3－13,直流零输入时,直流零输出.已知80321===βββ,V 7.0U BE =,计算1C R 的值和电压放大倍数u A .图T3－13解：画出第二级的交流等效电路如图13所示： 第二级的输入电阻为： 第二级的放大倍数为： 第一级的放大倍数为：故：1213(40.7)529u u u A A A ==⨯-=-习题33.1 多级直接耦合放大电路中,〔 〕的零点漂移占主要地位.A> 第一级 B> 中间级 C> 输出级3.2 一个三级放大电路,测得第一级的电压增益为0dB,第二级的电压增益为40dB,第三级的电压增益为20dB,则总的电压增益为〔 〕A> 0dB B> 60dB C> 80dB D> 800dB3.3 在相同条件下,多级阻容耦合放大电路在输出端的零点漂移〔 〕. A 〕比直接耦合电路大 B 〕比直接耦合电路小 C 〕与直接耦合电路基本相同 3.4 要求流过负载的变化电流比流过集电极或发射极的变化电流大,应选< >耦合方式.A〕阻容B〕直接C〕变压器D〕阻容或变压器3.5要求静态时负载两端不含直流成分,应选< >耦合方式.A〕阻容B〕直接C〕变压器D〕阻容或变压器3.6一个多级放大器一般由多级电路组成,分析时可化为求的问题,但要考虑之间的影响.3.7直接耦合放大电路存在的主要问题是.3.8在阻容耦合、直接耦合和变压器耦合三种耦合方式中,既能放大直流信号,又能放大交流信号的是,只能放大交流信号的是,各级工作点之间相互无牵连的是,温漂影响最大的是,信号源与放大器之间有较好阻抗配合的是,易于集成的是,下限频率趋于零的是.o升高3.9某直接耦合放大器的增益为100,已知其温漂参数为1C/mV ,则当温度从20C o时,输出电压将漂移.到30C3.10由通频带相同的两个单级放大器组成两级阻容耦合放大器,总的通频带就要变窄,这是为什么？3.11 一个三级放大电路,测得第一级的电压放大倍数为1,第二级的电压放大倍数为100,第三级的电压放大倍数为10,则总的电压放大倍数为〔〕A> 110 B> 111 C> 1000 D> 不能确定3.12 一个两级阻容耦合放大电路的前级和后级的静态工作点均偏低,当前级输入信号幅度足够大时,后级输出电压波形将〔〕A> 首先产生饱和失真B> 首先产生截止失真C> 双向同时失真3.13 多级放大电路的输入电阻就是的输入电阻,但在计算时要考虑可能产生的影响.3.14 多级放大电路的输出电阻就是的输出电阻,但在计算时要考虑可能产生的影响.3.15 阻容耦合方式的优点是；缺点是.3.16 多级放大器通常可以分为、和.3.17 在多级放大电路中,后级的输入电阻是前级的,而前级的输出电阻也可看作后级的.解：3.1 A3.2 B3.3 B3.4 C3.5 D3.6单级放大器前后级3.7静态工作点互相影响,零点漂移严重3.8直接耦合阻容耦合和变压器耦合阻容耦合和变压器耦合直接耦合变压器耦合直接耦合 直接耦合 3.9 1V 3.10 解：多级放大电路的上限、下限截止频率可计算如下：放大电路级数越多,则H f 越低,L f 越高,通频带越窄.3.11 C 3.12 C3.13 第一级放大电路 后级输入电阻对前级输入电阻 3.14 最后一级 前级输出电阻对最后一级输出电阻3.15 静态工作点独立,体积较小 低频响应差,不便于集成化 3.16 输入级 中间级 输出级 3.17 负载电阻 信号源内阻 3.18如图P3－18,已知Ωk 39R 11B =,Ωk 13R 21B =,Ωk 120R 12B =,Ωk 3R C =,Ω150R 1E =,Ωk 1R 2E =,Ωk 4.2R E =,Ωk 4.2R L =,两管50=β,V 6.0U BE =,V 12U CC =,各电容在中频区的容抗可以忽略不计.1〕试求静态工作点〔111,,CE C B U I I 〕与〔222,,CE E B U I I 〕；2〕画出全电路微变等效电路,计算1be r 与2be r ；3〕试求各级电压放大倍数1u A ,2u A 与总电压放大倍数uA ； 图P3－18 4〕试求输入电阻i r 与输出电阻o r ；5〕请问后级是什么电路？其作用是什么？若L R 减小为原值的101〔即240Ω〕,则u A 变化多少？ 解：〔1〕2111211120.62.09B CCB B E E E R U R R I mA R R -+==+〔2〕 〔3〕第二级的输入电阻为：2122//[(1)(//)]40.8i B be E L R R r R R k β=++≈Ω故,第一级的放大倍数为：2111(//)16.6(1)C i u be E R R A r R ββ-=≈-++ou CC第二级的放大倍数为：22222(//)(1)0.989(//)(1)E L b u be b E L b R R I A r I R R I ββ+=≈++故：1216.60.98916.4u u u A A A ==-⨯=- 〔4〕112111////[(1)] 4.51i B B be E r R R r R k β=++≈Ω〔5〕后级是射级输出器,其作用是具有很小的输出电阻,增强带负载的能力.当R L 变化后的输出为oU ',则有 故此时：0.80116.40.80113.1uu A A '==-⨯=- 3．19某三级放大电路,各级电压增益分别为20dB 、40dB 、0.当输入信号mV 3u i =时,求输出电压.解：3．20如图P 3－20,1V 的Ωk 6.1r 1be =,2V 的Ωk 1r 2be =.求： 1〕画出微变等效电路.2〕求电压放大倍数u A ,输入电阻i R 和输出电阻o R .图P3－20解： 又有：235613562////////b b be I R R R I R R R r β=-+,得：2160.5b b II =- 故271(//)5672o b L u i b beU I R R A U I r β-==≈ 3.21差动放大电路是为了〔 〕而设置的.A> 稳定增益 B> 提高输入电阻 C 〕克服温漂 D> 扩展频带3.22 差动放大电路抑制零点漂移的能力,双端输出时比单端输出时〔 〕 A> 强 B> 弱 C 〕相同3.23在射极耦合长尾式差动放大电路中,e R 的主要作用是〔 〕 A> 提高差模增益 B 〕提高共模抑制比C> 增大差动放大电路的输入电阻 D> 减小差动放大电路的输出电阻3.24差动放大电路用恒流源代替发射极电阻是为了〔 〕. A 〕提高共模抑制比 B 〕提高共模放大倍数 C 〕提高差模放大倍数3.25根据输入输出连接方式的不同,差动放大电路可分为、 、、.3.26已知某差动放大电路的差模增益100A ud =,共模增益0A uc =,试问： 1〕mV 5u 1i =,mV 5u 2i =,o u ＝； 2〕mV 5u 1i =,mV 5u 2i -=,o u ＝； 3〕mV 10u 1i =,mV 0u 2i =,o u ＝； 4>mV 5u 1i -=,mV 5u 2i =,o u ＝；解： 3．21 C 3．22 A 3．23 B 3．24 A3．25 单端输入－单端输出 单端输入－双端输出 双端输入－单端输出 双端输入－双端输出3．26 0V 1V 1V -1V3．27如图P3－27,求d A 和i R 的近似表达式.设1T 和2T 的电流放大系数分别为1β和2β,b-e 间动态电阻分别为1be r 和2be r .图P3－27解：半边差动电路的交流等效电路如 图3.27所示： 又211(1)b b I I β=+故1212121()(//)2(1)L C d be be RR A r r βββββ---=++ 3．28已知差动放大器的差模增益为40dB,共模增益为－20dB,试求： 1〕共模抑制比为多少分贝？2〕当分别输入10mV 的差模信号和1V 的共模信号时,其差模输出电压与共模输出电压之比为多少？ 解： 〔1〕〔2〕31001010100.11od ud id oc uc ic u A u u A u -⨯⨯===⨯3．29在图P3－29所示放大电路中,已知1220B B R R k Ω==,350B R k Ω=,4100B R k Ω=,10c R k Ω=,125E E R R k Ω==,312E R k Ω=,15CC U V =,各三极管50β=,0.7BE U V =.试求：〔1〕各管静态值B I 、C I 、CE U ； 〔2〕当0i u =时,o u 的静态值o U ； 〔3〕说明3T 和1E R 的作用.图P3－29解： 〔1〕3334()5B CC B B B R U U V R R -≈=-+由244234()(1)()CC C C B BE E E B CC U R I I U R R I U β-+--++=- 得：2423223(1)()CC C C BEB C E E U R I U I A R R R μβ--==+++〔2〕340.924o CC E E U U R I V =-+=- 〔3〕3T 是恒流源,抑制零点漂移1E R 是3T 管的温度补偿电阻3．30如图P3－3.10,已知50=β,Ω=100'bb r .1〕计算静态时的1C I 、2C I 、1C U 、2C U .设B R 的压降可忽略. 2〕计算d A 、i r 、o r .3〕当o U =0.8V 时〔直流〕,i U ＝？图P3－30解：〔1〕11102(1)15B B BE B E R I U I R β---+=- 得：11215 5.12(1)BE B B B EU I I A R R μβ-===++由节点电压法：111115()C C C L CU I R R R +=-+得：1 2.45C U V = 〔2〕〔3〕此时0.8 2.45 1.65o U V =-=- 故 1.653547.2o i u U U mV A -===-。
CMOS模拟集成电路设计-单级放大器(一)
第 3 章 单级放大器（一）
分离器件构成的音频放大器
2
用CMOS集成电路实现的音频放大器
二者有哪些区别？
3
4
3.1 共源级放大器
电阻做负载的共源级放大器
大信号分析
cutoff active triode
MOS管工作在饱和区时
5
线性区时
6
小信号分析
用小信号模型求解小信号增益
30
Av
gm RD 1 gm RS
RD 1/ gm RS
Av = “在漏极节点看到的电阻”/ “在源
极通路上看到的电阻”
这是一个经验结果，仅适合带源级负反馈的共源级 的分析，但是这个结论可以极大地简化电路的分析。
31
1 从MOS源极看到的阻抗约等于 gm gmb
证明如下：
漏端的电阻被大大衰减了，这 个特性被称为阻抗变换特性
W L
(VIN
VTH
)
跨导随着Vin的变化而变化，引入非线性
如果RS较大， Av
1/
RD gm RS
RD RS
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。
25
考虑沟道长度调制及体效应时，电路的交流小信号模型为
计算的复杂性大大增加… 我们需要建立一种直观的联系来分析问题
思考：
随着放大倍数的 提高，输入电压 范围越来越小， 我们真的能保证 输入信号在这么 小的范围内吗？
反馈
22
电流增大，增益怎么变化？
| Av | gmro
2nCox
ID
W
实验1-单级放大电路
实验1 单级放大电路1．实验目的1）学习使用电子仪器测量电路参数的方法。
2）学习共射放大电路静态工作点的调整方法。
3）研究共射放大电路动态特性与信号源内阻、负载阻抗、输入信号幅值大小的关系。
2．实验仪器示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。
3．预习内容1）三极管及共射放大器的工作原理。
2）阅读实验内容。
4．实验内容实验电路为共射极放大器，常用于放大电压。
由于采用了自动稳定静态工作点的分压式偏置电路（引入了射极直流电流串联负反馈），所以温度稳定性较好。
1）联接电路(1)用万用表判断实验箱上的三极管的极性和好坏。
由于三极管已焊在实验电路板上，无法用万用表的h EF档测量。
改用万用表测量二极管档测量。
对NPN三极管，用正表笔接基极，用负表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN结导通；再用负表笔接基极，用正表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN结截止。
这说明该三极管是好的。
用万用表判断实验箱上电解电容的极性和好坏。
对于10μF电解电容，可选择200kΩ电阻测量档，用万用表的负极接电解电容的负极，用万用表的正极接电解电容的正极，万用表的电阻示数将不断增加，直到超过示数的范围。
这说明该电解电容是好的。
⑵按图1.1联接电路。
⑶接通实验箱交流电源，用万用表测量直流12V电源电压是否正常。
若正常，则将12V 电源接至图1.1的Vcc。
图1.1 共射极放大电路⑷ 测量电阻R C 的阻值。
将V i 端接地。
改变R P （有案可查2 2k Ω、100k Ω、680k Ω三个可变电阻可选择），测量集电极电压V C ，求 I C =(V CC －V C )/R C 分别为0.5mA 、1mA 、1.5mA 时三极管的β值。
建议使用以下方法。
bB cc2b B B R V V R V I -=+p 1b b R R R += B C I I=β （1-1） 请注意，电路断电、电阻从电路中开路后才能用万用表测量电阻值。
晶体管单级放大器实验报告
晶体管单级放大器一. 试验目的（1） 掌握Multisium11.0仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。
（2） 掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。
（3） 测量放大器的放大倍数，输入电阻和输出电阻。
二. 试验原理及电路V BQ =R B2V CC /(R B1+R B2) I CQ =I EQ =(V BQ -V BEQ )/R EI BQ =I CQ /β;V CEQ =V CC -I CQ (R C+R E )1. 静态工作点的选择和测量放大器的基本任务是不失真的放大信号。
为了获得最大输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线交流负载线的中点。
若工作点选的太高会饱和失真；选的太低会截止失真。
静态工作点的测量是指接通电源电压后放大器不加信号，测量晶体管集电极电流I CQ 和管压降V CEQ 。
本试验中，静态工作点的调整就是用示波器观察输出波形，让信号达到最大限度的不失真。
当搭接好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器输出。
静态工作点具体调整步骤如下：根据示波器观察到的现象，做出不同的调整，反复进行。
当加大输入信号，两种失真同时出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时静态工作点正好处于交流负载线的中点，这就是静态工作点。
去点信号源，测量此时的V CQ ，就得到了静态工作点。
2. 电压放大倍数的测量电压放大倍数是输出电压V 0与输入电压V i 之比 A v =V 0/V i3、输入电阻和输出电阻的测量（1）输入电阻。
放大电路的输入电阻Ri 可用电流电压法测量求得，测试电路如图 2.1-3（a ）所示。
在输入回路中串接一外接电阻R=1K Ω，用示波器分别测出电阻两端的电压Vs 和Vi ，则可求得放大电路的输入电阻Ri 为具有最大动态范围的静态工作点图 晶体管单级放大器电阻R 值不宜取得过大，否则会引入干扰；但也不能取得过小，否则测量误差比较大。
模拟电子技术基础--第3章--多级放大电路
rbe R VO c
Ib _
例题
+
RS + VS _
V i V
gs
ßb I gmVgS
Vi Rg
+ VgS _
R2
+
rbe Ib Rc VO
_
Ri
g m V gs
_
Ro I b I b Ib
g m V gs R 2
Vo I b Rc
由最大功耗得出
必要性？
rz＝Δu /Δi，小功率管多为几欧至二十几欧。 UCEQ1太小→加Re（Au2数值↓）→改用D→若要UCEQ1大 ，则改用DZ。
NPN型管和PNP型管混合使用
问题的提出： 在用NPN型管组成N级 共射放大电路，由于 UCQi＞ UBQi（集电结反 偏） ，所以 UCQi＞ UCQ(i-1）（i=1～N），以 致于后级集电极电位接 近电源电压，Q点不合适。
AV M 128 . 6
分析举例
( R 3 ∥ R i2 ) Au 1 rbe 1
Au 2 (1＋ 2 ) ( R 6 ∥ R L ) rbe2 (1＋ 2 ) ( R 6 ∥ R L )
R i2 R 5 ∥ [ rbe 2 (1 2 )( R 6 ∥ R L )]
在以前画交流通路时，线性电阻在交流通路中保留，阻值 为线性电阻的交流电阻，因为是线性的，所以交流电阻与 直流电阻相等。
2.1差模输入双端输出
某瞬间的真实方向
uid = uid1-uid2
uid1= -uid2
Ree上交流压降为0。 因此，画差模交流信号交流通路时，Ree可视为短路， 即两管的发射极直接接地。 由uc1= -uc2可知RL两端电位一端为正，一端为负，RL的中点应 是地电位，即每管对地的负载电阻为RL/2.
第3章---射频功率放大器
图3.17 阻抗匹配网络的连接 图3.18 功率放大器组成框图
对阻抗匹配网络的基本要求是 1)将负载阻抗变换为与功放电路的要求相匹配的负载
阻抗，以保证射频功放电路能输出最大的功率。 2)能滤除不需要的各次谐波分量，以保证负载上能获
得所需频率的射频功率。 3)网络的功率传输效率要尽可能高，即匹配网络的损
可以采用同轴电缆、带状传输线、双绞线或高强度的 漆包线，磁心采用高频铁氧体磁环(MXO)或镍锌(NXO)。 频率较高时，采用镍锌材料。磁环直径小的只有几毫 米，大的有几十毫米，选择的磁环直径与功率大小有 关，一个15W功率放大器需要采用直径为10～20mm 的磁环。传输线变压器的上限频率可高达几千兆赫， 频率覆盖系数可以达到104。 一个1∶1的倒相传输线变压器的结构示意图如图3.23 所示，采用2根导线(1～2为一根导线，3～4为另一根 导线)，内阻为RS的信号源uS连接在1和3始端，负载 RL连接在2和4终端，引脚端2和3接地。
耗要小。 常用的射频功率放大器匹配网络有L形、π形和T形，有
时也采用电感耦合匹配网络。根据匹配网络的性质， 可将功率放大器分为非谐振功率放大器和谐振功率放 大器。非谐振功率放大器匹配网络采用高频变压器、 传输线变压器等非谐振系统，它的负载阻抗呈现纯电 阻性质。而谐振功率放大器的匹配网络是一个谐振系 统，它的负载阻抗呈现电抗性质。
高频电子线路最新版课后习题解答第三章 高频小信号放大器习题解答
第三章 思考题与习题3.1 高频小信号放大器采用 LC 谐振回路 作为负载，所以分析高频小信号放大器常采用 Y 参数 等效参数电路进行分析，而且由于输入信号较弱，因此放大器中的晶体管可视为 线性元件 。
高频小信号放大器不仅具有放大作用，还具有 选频滤波的功能 。
衡量高频小信号放大器选择性的两个重要参数分别是 通频带 和 矩形系数 。
3.2 单级单调谐回路谐振放大器的通频带0.7BW ＝ef Q ，矩阵系数0.1r k ＝ 9.95 。
3.3 随着级数的增加，多级单调谐放大器的（设各级的参数相同）增益 增加 ，通频带 变窄 ，矩阵系数 减小 ，选择性 变好 。
3.4 试用矩形系数说明选择性与通频带的关系。
放大器的矩形系数定义为：0.70.10.1r BW k BW =，通频带0.7BW ，显然通频带越宽，矩形系数越大，选择性越差。
3.5 影响谐振放大器稳定性的因素是什么？反馈导纳的物理意义是什么？解：影响谐振放大器稳定性的因素是内部反馈b c C '，输出信号通过该电容反馈回到输入端，将会使放大器性能指标变差，严重时会使放大器产生自激振荡。
反馈导纳re Y 又称为反向传输导纳，其物理意义是输入端短路时，输出电压与其在输入端产生的电流的大小之比。
3.6 在工作点合理的情况下，图3.2.5（b ）中的三极管能否用不含结电容的小信号等效电路等效？为什么？解：不能用不含结电容的小信号等效电路等效，因为结电容对电路是否有影响，与静态工作点无关，而是与放大器的工作频率有关，只有在低频工作的情况下，结电容的影响才能够忽略，此时才能用不含结电容的小信号等效电路等效。
3.7 说明图3.2.5（b ）中，接入系数1n 、2n 对小信号谐振放大器的性能指标有何影响？ 解：接入系数1n 、2n 对小信号谐振放大器的性能指标的影响体现在对回路阻抗的影响和对放大倍数的影响上，合理的选择接入系数的大小，可以达到阻抗匹配，使放大倍数最大，传输效果最佳。
第三章 基本放大电路
第三章基本放大电路一、填空：1、放大电路的功能是将微弱的__电信号__进行有限的____放大__而得到所需的信号。
2、电子信号放大后所具备的两个条件：__输出功率大于输入功率___ __；_输出波形与输入波形相同_。
3、对放大器的基本要求有四个方面，分别是__要有足够的放大倍数______________；______要有一定的通频带宽__ __；____非线性失真要小_____ ______；____工作要稳定______________________4、多级放大器的耦合方式有__阻容耦合___、_变压器耦合_、_直接耦合____三种方式。
5、双调谐放大器一般有_电容耦合__和__电感耦合___两种耦合方式。
6、影响放大器工作稳定的主要因素是三极管的参数随__温度_______的变化而变化。
7、共集电极放大电路的输入电阻、输出电阻特点是___输入电阻大__________；___输出电阻小__。
8、一般情况下，晶体管的电流放大系数随温度升高而__升高_______。
9、放大器的静态指的是___无交流输入时_______的直流工作状态。
10、晶体三极管放大电路中，如静态工作点太高，容易出现__饱和_____失真11、在多级放大电路中，前级是后级的__信号源____，后级是前级的__负载______。
12、多级放大器的输入电阻就是__第一级___的输入电阻，输出电阻就是_末级___的输出电阻，其总的通频带比任何一级都要_窄___。
13、变压器耦合的一个突出优点是可实现电路间的__阻抗变换____，可使负载获得最大的输出功率。
14、晶体管低频小信号电压放大电路通常采用__阻容_______耦合电路。
15、按晶体管在电路中不同的连接方式，可组成__共基极电路__________、___共集电极电路_____、___共发射极电路_______三种基本电路。
16、共发射极电路的输入端由__基极__和____发射极____组成，输出端由_集电极___和___发射极_________组成。
第3章 多级放大电路(1)
由于C的隔直作用，解决了Q不独立、级间 零漂问题。
3 - 1 - 18
阻容耦合方式的优缺点 优点：各级的Q相互独立.所以电路易分析、设
计和调试。在分立元件电路中得到广泛的应用。
缺点：（1）低频特性差，不能放大变化缓慢的
信号； （2）不易于集成。
3 号源
多级放大电路 输入级 中间级 输出级
负载
耦合：信号源与电路、电路与电路、 电路与负载之间的连接称为耦合。
耦合电路：实现耦合的电路。
3-1-8
耦合方式：
直接耦合 阻容耦合 变压器耦合 光电耦合
主要用于直流信号和低频 信号的放大
主要用于交流信号的放大
3-1-9
3.1.1 直接耦合多级放大电路
将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端。
存在电平移 动问题
(3)为保证T1有合适的 UC1，又避免逐级抬高 电位，所以采用NPN型 与PNP型管结合使用。 为使T2工作在放大区， T2管集电极电位应低于 T1管集电极电位。
直接耦合最常用的电路形式：NPN型与PNP 型管混合使用
3 - 1 - 14
二、直接耦合方式的优缺点 优点（1）具有良好的低频特性，可以放
电压放大倍数、输入电阻、输出电阻：
Au
(1 )( Re ∥ RL ) rbe (1 )( Re ∥ RL
)
Ro
Re
∥
Rs
∥ Rb
1
rbe
Ri Rb ∥ [ rbe (1 )( Re ∥ RL )]
3-1-4
第二章内容回顾：
1、放大电路的组成及各元件的作用； 2、放大电路的静态分析：各种放大电路的
3-放大电路的频响-1
O
fL
fH
f
f
f H — 上限截止频率
2. 频带宽度(带宽)fBW
fBW = f H - f L f H
3.2 RC 电路的频率响应 3.2.1 RC 低通电路的频率响应
Ui
•
R
C
1. 频率特性的描述
• •
• Uo
Uo 1 / j C 1 1 Au • U i R 1 / j C 1 j RC 1 j f
晶体管的混合模型
Cb’c=Cμ , Cb’e=Cπ
3.3.2 简化混合模型
将Cμ单向化：
Cμ与C’μ和 C’’μ中
的电流相同
输入侧:
I Iμ I
3.3.2 简化混合模型
I (U b e
U ce - U ce ) jC U b' e (1 ) jC U b' e
1 1 Asm f 1 jC Rs 1 j fH 1 f H＝ 0.64MHz 2Rs C
Asm
4. 低频段电压放大倍数
C1
RS + Us _
• •
极间电容视为开路 耦合电容不能忽略 C
B
rbb´
• rb´e U b´e
C2 + RC
RL Uo _
- g mU be ( Rc // RL ) rbe RB // rbe U be rbe Rs RB // rbe
-180
3. 高频电压放大倍数
B RS + Us _
• •
rbb´
Ub´e
_
•
C 视为短路， 仅考虑C’π 的影响 C
第3章单级放大器_源跟随器
xiaoyanghqu@
华侨大学IC设计中心
3.3 源跟随器(共漏极）（Source Follower）
对共源级的分析指出，在一定范围的电源电压 下，要获得更高的电压增益，负载阻抗必须尽 可能大。如果这种电路驱动一个低阻抗负载， 为了使信号电平的损失小到可以忽略不计，就 必须在放大器后面放置一个“缓冲器”。源跟 随器（也叫做共漏级放大器）就可以起到一个 电压缓冲器的作用。
GM = g m
RO = 1 1 1 || || ro ≈ g m g mb g m + g mb
ROut = RS // Ro = RS //
1 g m + g mb
Av = Gm Rout
Rs = gm Rs ( g m + g mb ) + 1
1 g m + g mb RS = = 1 RS ( g m + g mb ) + 1 RS + g m + g mb RS
Rout
1 rO 1 rO 2 RL = gmb + gm
1 Av = g m rO1 rO 2 RL g mb + g m
衬偏效应影响
华侨大学IC设计中心
即使源跟随器用理想电流源来偏置，输入－输出 特性仍表现出一些非线性，这源于阈值电压与源 极电压之间的非线性。
Av = Gm Rout Rs g = gm = m = 1 ( g m + g mb ) (1 + η ) Rs ( g m + g mb ) + 1
源跟随器电压增益与输入电压Leabharlann 系Av = Gm Rout
w第3章-1-高频功率放大器解析
收集能力充足，因此集电极电流只受
基极电流的控制，而与集电极电压无关，各条特性曲线均为平行的水平线。
ic = βib ，
利用前面：ib gb (ube Ubz )，当ube Ubz
为了下面分析方便，理想化输出特性曲线中的参变量ib改为ube， ic = βib = β gb(ube - Ubz) =gc (ube - Ubz)
1 2
I
2 c1m
R
p
1
U
2 cm
2 Rp
1 2
U
cm
I
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
c1m
U cm R p I c1m
3、晶体管集电极消耗的功率
Pc P Po
4、集电极的效率
c
Po P
1 Ucm Ic1m 2 VCC Ic0
1 2
g1
(c
)
Ucm / VCC称为集电极电压利用系数， 1(说明）
g1(c ) Ic1m /Ic0 1(c ) / 0 (c )称为波形系数
I cM
2
sin
nc cosc n cos nc sin c n(n2 1)(1 cosc )
IcM n
(c
)
α 称为余弦脉冲分解系数,α0(θc) 称为直流分量分解系数,α1(θc) 称为基波分量分解 系数,αn(θc) 称为n次谐波分量分解系数,以上系数均可查表获得。
高频电路 g1
采用类似于模拟电路的图解方法:找到两个 ic与uce的关系方程，图解两个方程的交线，即 是丙类功率放大器的动态特性。
同样我们已知三极管的输出特性，并已理 想化线性放大区： ic = gc (ube - Ubz)
只要再找到另外一个方程即可。
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W W 2 n ( )1 (VGS 1 VTH 1 ) Η p ( ) 2 (VGS 2 VTH 2 ) 2 L L
| VGS2 VTH2 | = (VGS1 VTH1)
n (W / L)1 = Av p (W / L)2
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西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理 18
本讲
放大器基础知识 电阻做负载 共源级—电阻做负载 共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载 共源级—电流源做负载 电流源做负载 共源级－深线性区MOS MOS管做负载 共源级－带源极负反馈 带源极负反馈
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g mb = g m
2 2 √ F + V SB
=gm
24
西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理
共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载
大信号特性 1
W n COX ( )1 (Vin VTH 1 ) 2 V 2 L 1 W = n COX ( ) 2 (VDD Vout VTH 2 ) 2 2 L W W ( )1 (Vin VTH 1 ) = ( ) 2 (VDD Vout VTH 2 ) L L
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共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载
缺点2：输出摆幅小
Vout < VDD VTH 2
若要求A 若要求 v=-10，当VGS1-VTH1=200mV， ， ， VTH=0.7V时，VSG2=2.7V。 =0.7V时 。 若VDD=3.3V，则Vout不能大于0.6V，否 ， 则不能保证A 则不能保证 v=-10
共源级－带源极负反馈 带源极负反馈
若VTH2随 Vout变化很 小，则有很 好线性度 进入线性区
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的转换点
25
共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载
用PMOS管做负载时
PMOS管无体效应 管无体效应 忽略rO时
n (W / L)1 Av = p (W / L) 2
优点：增益只于尺寸有关，线性度好 线性度好 缺点1：大增益需要极大的器件尺寸 大增益需要极大的器件尺寸 若要求Av=10，则µn=2µp时，（ ，（W/L）1=50（W/L）2 ， （ ） （W/L）过大会使寄生电容较大， ，影响带宽
W ox D L
I
2ID (VGS VTH ), 饱和区时 = VGS V TH
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4
本讲
放大器基础知识 电阻做负载 共源级—电阻做负载 共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载 共源级—电流源做负载 电流源做负载 共源级－深线性区MOS MOS管做负载 共源级－带源极负反馈 带源极负反馈
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共源级—电阻做负载 电阻做负载
大信号分析 饱和区时 转换点Vin1 线性区时
西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理 10
共源级—电阻做负载 电阻做负载
大信号分析 线性区时
深线性区时
Vout << 2(Vin VTH )
西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理 11
考虑沟长调制效应
I D = 1/ rO
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14
共源级—电阻做负载 电阻做负载
考虑沟长调制效应
西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理
15
共源级—电流源做负载 电流源做负载
能获得较大的增益
Av = g m ( ro || RD) Av = g m ro
共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载
增益
1 Av = g m ( ro || RD) RD Η gm + gmb
忽略rO的影响
1 gm1 1 Av = gm1 = gm2 + gmb2 gm2 1 +
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共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载
33
共源级－带源极负反馈 带源极负反馈
负反馈电阻
如何改善非线性？ 方法之一是前面用二极 管接法MOS管做负载 管接法 方法之二是引入用 Av = n (W / L)1 源极负反馈电阻 p (W / L)2 增益随Vin的变化而变化，在信号摆幅较大时会引入非线性 在信号摆幅较大时会引入非线性
本征增益
本征增益为多大？ 本征增益为多大
西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理 16
共源级—电流源做负载 电流源做负载
本征增益
1 2ID I , rO = Av = g m ro gm = ID VGS VTH
2 2VA V = Av = (VGS VTH ) VOV
VOV一般不能随工艺下降，要保证强 要保证强 反型（100mV以上），一般取200mV 200mV 0.4µm工艺时最小 的NMOS管 工艺时最小L的 工艺时最小 管 VA,NMOS=11V， VA,PMOS=5.5V ，
A v = 2 n C
W ox L
VRD ID
g m = nC
W ox L
(V GS V TH )
增大W/L；寄生电容增大，带宽减小 带宽减小 增大VRD；输出摆幅减小 减小ID；RD会很大，输出节点时间常数增大 输出节点时间常数增大
西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理 13
共源级—电阻做负载 电阻做负载
31
共源级－深线性区 深线性区MOS管做负载
Vb要足够低 要足够低，使M2工作在深线性区
RON 2 =
1
nCox
W L
(VDD Vb | VTHP |)
2
Av = γm RON2
优点： 输出摆幅大（可以为VDD） 缺点： 要得到精准的Ron2比较困难； ；受工艺、温度变化 影响比较大，产生稳定、精确的 b比较难 精确的V
模拟集成电路原理
第3章 单级放大器
董刚 gdong@
微电子学院
1
上一讲
基本概念
简化模型－开关 结构 符号
I/V特性 特性
阈值电压 I-V关系式 关系式 跨导
二级效应
体效应、沟道长度调制效应 沟道长度调制效应、亚阈值导电性
器件模型
版图、电容、小信号模型等 小信号模型等
19
共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载
二极管接法的MOS管
做为小信号 电阻来用
西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理
20
共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载
无体效应时的阻抗
I X = VX / rO + g mV1 二极管阻抗 = (1 / g m ) rO Η1 / g m
增益的特点
Av =γm1
gm =
1 gm1 1 = gm2 +γmb2 gm2 1+
2 n C ox
W L
ID
Av = (W / L)1 1 (W / L)2 1 +
忽略η随Vout的变化时，增益只于W/L有 关，与偏置电流 与偏置电流、电压无关，线性度很好
=
2q∑siNsub Cox
共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载
考虑rO后的增益
r Av = g m ( O1
1 || RD) RD = // rO2 gm2
1 r g m 2 O1 rO 2
Av = g m1 (
西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理
)
28
如何获得单级更高增益？ 如何获得单级更高增益
西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理 21
共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载
有体效应时的阻抗
1 Vx 1 Vx = || ro Η (gm + gmb)V x + = Ix gm + gmb Ix gm + gmb ro
二极管阻抗比无体效应时小
西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理 22
Av = γm ro1 || ro2
当ro2远大于 o1时 远大于r
Av = γmro1 = 2 n Cox ID
W L
1
1
I D
ro =
1
L ID
在漏电流一定时，单增大L可增 大增益，但同时会增大寄生电容 单纯地增大ID会减小增益
I D
1 1 1 VDS ⊕ L Η (1 + VDS ), VDS = ⊗L / L L = L ⊗L L' L
西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理 30
本讲
放大器基础知识 电阻做负载 共源级—电阻做负载 共源级—二极管接法的 二极管接法的MOS 管做负载 共源级—电流源做负载 电流源做负载 共源级－深线性区MOS MOS管做负载 共源级－带源极负反馈 带源极负反馈
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西电微电子学院－董刚 董刚－模拟集成电路原理 2
MOS饱和区时的小信号模型 饱和区时的小信号模型
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3
跨导g 跨导 m
VGS对IDS的控制能力 IDS对VGS变化的灵敏度
ID gm = VGS VDS cons tan t
= nC
W ox L
gm = 2nC
共源级—电阻做负载 电阻做负载
小信号分析 饱和区时大信号关系式 小信号增益