共源共栅放大器
共源共栅放大器的分析
共源共栅放大器的分析1.基本结构和工作原理当输入信号施加在共源共栅放大器的输入端(栅极)时,栅极结电容Cgs会对输入信号起到隔离作用。
通过共源共栅放大器的源极电压调整,可以改变输出电压的增益和相位。
工作原理:当输入信号施加在栅极上时,栅极电阻Rg将输入电流转换为输入电压,并施加到栅极上。
当栅极电压超过阈值电压,漏极电流开始流动。
漏极电流经过源极电阻Rs,形成输出电压。
由于栅极和源极之间存在电容Cgs,所以输出电压的幅频特性非常好,可以达到高频的放大。
2.放大性能分析(1)集大于放大倍数:共源共栅放大器的电压放大倍数由源极电阻Rs决定,与负载电阻RL共同决定。
较小的Rs和RL能够提高放大倍数。
(2) 输入阻抗:共源共栅放大器的输入阻抗由输入电阻Rg和栅极结电容Cgs共同决定。
较大的Rg和较小的Cgs能够提高输入阻抗。
(3)输出阻抗:共源共栅放大器的输出阻抗由源极电阻Rs和漏极电阻Rd共同决定。
较小的Rs和Rd能够提高输出阻抗。
(4)漏极电流偏置:通过控制栅极电压和源极电阻,可以调整共源共栅放大器的偏置电压和偏置电流。
适当选择偏置电流可以减小失调,提高放大器的线性度。
(5) 高频特性:由于栅极和源极之间存在电容Cgs,共源共栅放大器在高频范围有较好的性能,能够实现高频信号的放大。
3.稳定性分析4.应用领域总结:共源共栅放大器是一种常见的放大电路,其工作原理基于MOSFET。
通过调整偏置电流、增加负反馈等手段,可以改善共源共栅放大器的性能。
共源共栅放大器在应用中具有广泛的用途,是电子设备中不可或缺的一部分。
共源共栅放大器实验报告
共源共栅放大器实验报告实验名称:共源共栅放大器设计实验目的:1.了解共源共栅级放大器的基本工作原理及相关优缺点2.学会CMOS电路中的基本参数的设计和分析参数之间的折中关系3. 共源共栅放大器设计及仿真实验设备及型号:orcd仿真软件实验原理及实验步骤:实验原理:共栅级的输入信号可以是电流,共源级可以可以将电压信号转换为电流信号。
共源共栅级的级联叫做共源共栅结构。
MP1M20VOUTMN1M1共源共栅级的输出阻抗很高00通过计算Rout可得Rout约=(gm1+gmb2)ro2ro1也就是说M2将M1的增益提高至原来的(gm1+gmb2)ro2倍其还可以扩展为三个或多个以获得更高的输出电阻但这需要额外的电压余度共源共栅结构不仅可以作为放大器而且可以作为恒定电流源高的输出阻抗接近一个理想电流源本次需要仿真的pmos共源共栅负载的nmos 共源共栅放大器即是如此。
在某种意义上,共源共栅晶体管结构“屏蔽”输入器件使它不受输出节点电压变化的影响。
这种共源共栅结构屏蔽特性在许多电路中是非常有用的实验步骤:由于共源共栅放大器的电路图已给出,所以电路设计省略 2.按所给设计图绘制相应电路图所得电路图如下vccMP1vb1W = 205uL = 2uvb2MP2W = 179.5uL = 2uvoutMN2vb3W = 92.7uL =2uMN1R112kW = 104.5uL = 2uV1vb1vb2vb32VOFF = 0VAMPL = 15mAC = 1FREQ =1k0vccV30.6535VdcV25.13Vdc4.88VdcV4V50.904VdcV66Vdc000003.根据题目要求先对其进行相应仿真 1)设置静态工作点和器件参数。
如此处静态输出电压Vout=3v Vcc=6v Vb1=5.13v Vb2=4.88v Vb3= 0.904v 等 2):设定静态电流。
①设定长L=2u ②调试WL主要是调试W,要使静态电流为100uA,L固定以后,就调节W来达到需要的电流。
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,并选择适当的散热器来保证放大器的长期稳定工作。
7.电源设计:根据放大器的电源需求,选择适当的电源电压和电源过滤电路,以保证放大器的工作正常和稳定性。
以上是共源共栅运算放大器的设计步骤。
在设计过程中,需要综合考虑各种因素,并根据具体的应用场景和要求进行优化。
通过合理的设计和调试,可以获得性能良好的共源共栅运算放大器。
共源共栅放大器电路 增益90db
共源共栅放大器电路增益90db的文章在现代电子技术领域中,放大器被广泛应用于信号处理、音频放大、通信等许多领域。
其中,共源共栅放大器在各种放大器电路中具有独特的特点,被广泛应用于各种领域。
在本文中,我将针对共源共栅放大器电路的概念、原理、特点,以及增益90db的情况下进行全面的评估,并撰写一篇有价值的文章。
1. 共源共栅放大器电路的概念共源共栅放大器是一种常见的场效应管放大器电路,通常由一个MOS 场效应管组成。
在这种电路中,输入信号通过栅极加到场效应管的栅极,输出信号则从源极获取。
栅极也通过RC耦合电路与源极相连,形成共源共栅的电路结构。
这种电路的特点是具有高输入阻抗和低输出阻抗。
2. 共源共栅放大器电路的原理共源共栅放大器电路通过栅极的输入信号来控制场效应管的导通,进而在源极获得放大后的输出信号。
栅极与源极之间的耦合电路可以提供恰当的电压偏置,使得场效应管在工作点上能够正常放大输入信号。
由于栅极和源极之间是共源共栅的结构,这种放大器电路具有较高的增益和较低的失真。
3. 共源共栅放大器电路的特点共源共栅放大器电路具有许多特点,包括高输入阻抗、低输出阻抗、较高的增益、良好的线性度和较小的失真。
这些特点使得共源共栅放大器电路在各种领域,尤其是需要高质量音频放大和精密信号处理的应用中得到广泛的应用。
4. 共源共栅放大器电路增益90db的评估在具体应用中,共源共栅放大器电路的增益可以根据具体的电路设计和参数选择进行调整。
如果需要实现高增益的放大器电路,可以通过精心设计和合理选择电路元件来实现。
一些需要大幅度放大的音频放大器或者精密仪器放大器,就需要较高的增益。
在这种情况下,我们可以根据具体需求,调整放大器电路的设计参数,以达到增益90db的要求。
5. 个人观点和理解在我看来,共源共栅放大器电路是一种非常有价值的放大器电路,它不仅具有较高的增益和良好的线性度,而且还具有稳定的工作特性和较小的失真。
这使得它在各种高要求的放大应用中都能发挥重要作用。
共源放大器和共栅放大器的异同
共源放大器和共栅放大器是电子电路中常见的放大器电路,它们在信号处理和放大方面都有着重要的作用。
接下来,我们将从原理、特点、优缺点等方面对这两种放大器进行详细的比较,为大家介绍它们的异同之处。
一、原理1. 共源放大器:共源放大器是以场效应管作为放大器的主要元件,通过控制场效应管的栅极电压来调节电流,从而实现信号的放大。
在共源放大器中,输入信号加在场效应管的栅极上,输出信号则从场效应管的漏极处获取。
2. 共栅放大器:共栅放大器也是以场效应管作为放大器的主要元件,不同的是输入信号加在场效应管的源极上,输出信号则从场效应管的漏极处获取。
它的特点是输入阻抗较低,输出阻抗较高。
二、特点1. 共源放大器:- 输入阻抗高,输出阻抗低;- 增益高,稳定性好;- 输入和输出信号之间有180°相位差;- 适合于需要较高放大倍数的场合。
2. 共栅放大器:- 输入阻抗低,输出阻抗高;- 增益低,但稳定性好;- 输入和输出信号之间无相位差;- 适合于需要高输入阻抗和低输出阻抗的场合。
三、优缺点1. 共源放大器的优点:- 增益高,适合需要较大放大倍数的场合;- 稳定性好,不易受外部环境影响。
缺点:- 输入阻抗较高,不适合需要高输入阻抗的场合;- 输出阻抗较低,对负载影响较大。
2. 共栅放大器的优点:- 输入阻抗低,适合需要高输入阻抗的场合;- 输出阻抗高,对负载影响小。
缺点:- 增益低,适合需要较小放大倍数的场合;- 稳定性好,但对外部环境影响较大。
结论从上面的比较可以看出,共源放大器和共栅放大器在原理、特点、优缺点等方面都有着明显的差异。
在实际应用中,需要根据具体的放大要求和环境条件来选择适合的放大器类型。
在一些需要较大放大倍数和稳定性较高的场合,可以选择共源放大器;而在一些需要高输入阻抗和低输出阻抗的场合,可以选择共栅放大器。
希望本文的介绍可以对大家有所帮助。
扩展部分:共源放大器和共栅放大器的应用共源放大器和共栅放大器作为常见的放大器电路,在电子电路中有着广泛的应用。
共源共栅放大器增益
共源共栅放大器增益英文回答:The gain of a common-source common-gate amplifier, also known as a cascode amplifier, can be determined by analyzing the circuit configuration and the characteristics of the transistors used. In this amplifier, the common-source stage provides voltage gain, while the common-gate stage provides current gain. The combination of these two stages results in a higher overall gain.To calculate the gain of the common-source common-gate amplifier, we need to consider the voltage gain of the common-source stage and the current gain of the common-gate stage. The voltage gain of the common-source stage can be determined using the formula Av = -gm RD, where Av is the voltage gain, gm is the transconductance of the transistor, and RD is the drain resistor. The current gain of the common-gate stage can be calculated using the formula Ai = gm RL, where Ai is the current gain and RL is the loadresistor.By cascading these two stages, the overall gain of the amplifier can be determined by multiplying the voltage gain of the common-source stage with the current gain of the common-gate stage. Therefore, the overall gain (A) of the common-source common-gate amplifier can be expressed as A = Av Ai = (-gm RD) (gm RL) = -gm^2 RD RL.It is important to note that the gain of the amplifier can be affected by various factors such as the biasing conditions, the values of the resistors and capacitors used, and the characteristics of the transistors. Properselection and design of these components are crucial to achieve the desired gain and performance of the amplifier.中文回答:共源共栅放大器,也称为串级放大器,其增益可以通过分析电路配置和所使用的晶体管的特性来确定。
共源共栅放大器
共源共栅放大器姓名:郭佛威学号:2140320071共源共栅放大器源共栅放大器又称为级联放大器,是共源极和共栅极的级联。
由于共源放大级把电压信号转换为电流信号,而共栅放大级的输入信号为电流信号,故可把共源与共栅放大电路级联起来构成了共源共栅放大器,如右图所示。
M1产生正比于V in的小信号漏电流而M2电流流过R D,M1为输入器件,M2为级联器件,且M1与M2具有相同的电流。
偏置条件:M1和M2均工作在饱和区即V b≥ V in + V GS2 -V TH1;V out≥ V in-V TH1+V GS2-V TH21.共源共栅——大信号特性分析:输入—输出特性曲线1.1大信号特性:V in≤V TH1,M1,M2处于截止状态,V out=V DD,且V X≈ V b -V TH2 (忽略亚阈值导通);当Vin≥V TH1,M1产生电流,V out则降低,V GS2上升而V X下降。
V in>V TH1,开始出现电流,V out下降,V X下降,到一定值时M1或M2 进入线性区,增益(V out曲线的斜率)减小。
1.2输出摆幅:M1工作在饱和区:V A=V b-V GS2≥V ov1=V in-V t1V b≥V in+V GS2-V t1M2工作在饱和区:V out≥V b-V t2≥V in+V GS2-V t1-V t2=V ov1+V ov2为了使M4工作在饱和区:V out<V DD-|V GS4-V TH4|所以输出摆幅为:V on1+V on2<V out<V DD-|V GS4-V TH4|2.共源共栅级______小信号特性2.1增益:当两个晶体管工作在饱和区时;假设两个管子的λ均等于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A V=V out/V in=-g m1V1R D/V in,而V1= V in,所以A V=-g m1R D。
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。
共栅共源放大器增益
共栅共源放大器增益共栅共源放大器增益放大器是电子电路中应用最广泛的一种电路,特别是在复杂电路中,放大器通常是必不可少的。
因此,研究和掌握不同类型的放大器电路,对电子电路的专业人士和工程师来说,是非常重要的。
其中,共栅共源放大器是一种常见的放大器类型,其增益是评价它性能的一个重要指标。
共栅共源放大器是一种常用的集成电路放大器,由于它的输入阻抗较高、输出阻抗较低,所以在实际应用中被广泛使用。
该电路的名称源于其输入电极和输出电极共同连接到晶体管的栅极和源极上。
在共栅共源放大器中,输入信号被施加在晶体管的栅极上,并将栅极电阻连接到信号源。
当输入信号发生变化时,栅极电阻的变化会导致栅极电流的变化。
同时,源极的电流也会随之变化。
由于晶体管的放大作用,输出信号将在源极处出现,输出信号经过RF电阻后,通过输出引脚输出。
在理想情况下,共栅共源放大器的放大倍数等于输出电阻与输入电阻之比。
因此,为获得较高的放大倍数,需要降低输出电阻和提高输入电阻。
具体实现的方法是通过控制源极上的负载电阻和栅极上的电容值,并在特定工作频率下匹配电路中的电阻和电容值。
然而,在实际电子电路中,由于外部环境干扰等因素的影响,共栅共源放大器的放大倍数很难达到理想值。
因此,设计和构建出高性能的电子电路需要对电路的各项参数进行系统分析和优化。
同时,合理使用模拟电路、数字电路等工具,能够进一步提高电路的性能和可靠性。
总之,共栅共源放大器是一种十分重要的电路,在各种电子电路中应用非常广泛。
其性能的优劣主要取决于增益大小。
通过优化电路参数以及使用相关工具和技术,可以增强电路的性能和可靠性,更好地适应各种应用环境和需求。
提高共源共栅CMOS功率放大器效率的方案(最全)word资料
提高共源共栅CMOS功率放大器效率的方案利用共源共栅电感可以提高共源共栅结构功率放大器的效率。
这里提出一种采用共源共栅电感提高效率的5.25GHzWLAN的功率放大器的设计方案,使用CMOS 工艺设计了两级全差分放大电路,在此基础上设计输入输出匹配网络,然后使用ADS软件进行整体仿真,结果表明在1.8V电源电压下,电路改进后与改进前相比较,用来表示功率放大器效率的功率附加效率(PAE)提高了两个百分比。
最后给出了功放版图。
功率放大器是射频发射机中的必不可少组成部分,它的主要功能是提供整个通信系统在发射信号与接收信号时的运作功率。
通信系统中消耗能量最多的就是功率放大器,人们希望功率放大器的效率尽可能高,这样就减少电池的消耗,从而延长电池的使用寿命。
多年来,人们对于功率放大器的效率提高技术做了很多有价值的研究,如自适应偏置技术、EER技术、Doherty技术以及LINC技术等等,这些方案虽然巧妙,但大多结构复杂,并不适合用于便携式通信终端的开发,本文中采用共源共栅电感对电路进行改进,从而提高功率放大器的效率。
1 共源共栅电感的工作机理本次功率放大器设计中使用到共源共栅(Cascode)结构,这种共源共栅管的源极存在着较大的寄生电容,这在本次5.25GHz功率放大器的设计中是不得不考虑的。
由模拟电路知识可知:如果电路中有电容,那么电路上的信号就要对电容进行充放电。
所以共源共栅管源极的寄生电容就要从电源汲取电流进行充放电,这样势必增加了额外的功耗,从而降低了功率放大器的效率。
如果给这些寄生电容提供一种能量交换渠道,使其尽可能少地从电源处汲取电流,那么就会降低这些寄生电容对功率放大器效率的影响。
根据对模拟电路的基本认识,不难想到可以引入电感,电感和寄生电容之间可以进行能量的交换,从而减少了寄生电容对电源处电流的依赖,也就减少了额外功耗,会在一定程度上提高功率放大器的效率。
图1是上述思想的具体实现,中间的共源共栅电感是一个对称型电感,可以拆成两个电感量相同的电感,他们的电感量是该对称型电感的一半。
共源共栅放大器的应用案例
共源共栅放大器的应用案例
共源共栅放大器(Common Source Common Gate Amplifier)是一种集成电路放大器的电路配置,常用于射频 (RF)和微波频段的应用。
这种放大器结构通常具有较宽的频带宽度、较高的增益以及较低的噪声。
以下是共源共栅放大器的一些应用案例:
1.射频放大器: 共源共栅放大器在射频领域被广泛应用,用于放大射频信号。
由于其结构特性,它能够提供相对较高的增益,并且对于射频信号的放大比较有效。
2.通信系统: 在通信系统中,共源共栅放大器可以用于接收端的低噪声放大器 (Low Noise Amplifier,LNA)。
LNA在接收信号时需要具有较低的噪声和较高的增益,而这正是共源共栅放大器的特性。
3.雷达系统: 在雷达系统中,需要对接收到的微弱信号进行放大。
共源共栅放大器作为前置放大器,可以用于雷达接收机中,提高系统的灵敏度。
4.无线通信设备: 无线通信设备,如基站和移动通信终端,需要在射频前端进行信号放大。
共源共栅放大器可以用于这些通信设备中,以满足高频和宽带的需求。
5.天线前端放大器: 在天线前端,为了提高接收到的信号强度和信噪比,常常使用共源共栅放大器作为前置放大器。
6.微波频段应用: 共源共栅放大器在微波频段的应用中也比较常见,例如在微波通信系统、雷达系统以及天文观测等领域。
在这些应用中,共源共栅放大器的特点,如宽频带、较高的增益、低噪声等,使得它在高频和微波频段的电路设计中成为一种常见的选
择。
【高中物理】优质课件:共源、共栅和共漏放大器的性能
FET 三种组态电路性能比较
+ RS +
RS
vs+-
+
vi
-
RG RS
RD RL
vo
-
vs+-
vi
-
RS
+
RD RL vo
-
RS
vs+-
+
vi
-
RG RS RL
+
vo
-
共源
Ri
RG 大
Ro
RD 大
Av
gm RL 大
1 gm RS
共栅
RS
//
1 gm
小
RD 大
gmRL 大
共漏
RG 大
RS
//
1 gm
I DQ
所以
Av
(W / l)1 1
(W / l )2 1 2
(小于 10 倍)
感 谢 观 看
gm RL 1 gm RS
减小
共栅放大器
ii s ii
gmvgs io
RS +
vs+-
vi
-
RS
RD RL
+
+
vo
-
RS
vs+-
vi
-
RS
g
Ri
+
RD RL vo
-
因为
Ri
vi ii
vgs 1 gmvgs gm
所以
Ri
RS
//
1 gm
,
而
Ro RD
Av
vo vi
gmvgs(RD // RL ) vgs
共源共栅放大器原理
共源共栅放大器原理
共源共栅放大器是FET放大电路的一种电路结构,也称为器件的共基-共源电路。
它采用一个晶体管的源极作为输出端,同时在源极和栅极之间接了一个电容,这个电容能够有效地隔离输入和输出信号,使得放大器的放大系数更为稳定。
共源共栅放大器的原理比较简单,它的输入端为栅极,输出端为源极,而且栅极和源极都与信号地相连。
当输入信号在栅极处施加时,由于栅极和源极之间的电容能够隔离输入和输出,因此只有很小的电流流过。
同时,由于源极作为输出端,它可以保证输出信号的恒定性,而且输出阻抗非常低,能够有效地驱动负载。
共源共栅放大器可以实现高增益、高带宽和低噪声,因此被广泛应用于射频放大器和中频放大器等领域。
但是,它也存在一些缺点,比如高输入电容和较差的抗干扰能力,因此需要根据不同的应用场合选择不同的电路结构。
共源共栅放大器-刘喆
共源共栅级-Rout的比较
rO
rO 1 1 , I D L
4rO
约为(gmrO )rO
相同ID下,(c)的Rout最大
共源共栅级-做理想电流源
利用其高输出阻抗特性,实现接近理想特性的电流源
A v g m 1 R out
代价:输出摆幅减小
Voutswing VDD Vov1 Vov2 Vov3 Vov4
共源共栅级-简介
共源级
共栅级
共源共栅级-偏置要求
要求M1和M2都饱和区
V b V ov 1 +V GS
输入器件
2
共源共栅器件 V out V ov 1 +V ov 2
共源共栅级-大信号特性
Vin大于VTH1后继续增大,则:ID增大,VGS2增 大,VX减小,到一定值时M1或M2进入线性 区,增益(Vout曲线斜率)减小
V X
[1 +( g m 2 1 V out +g mb 2 ) rO 2 rO 1 +g mb 2 ) rO 2 ] rO 1 +rO 2
V out
( g m2
共源共栅级-折叠式共源共栅
共源共栅级由共源级实现电压到电流的 转换,然后电流作为输入送到共栅级 构成共源共栅级时共源管和共栅管类型 可以不同
共源共栅级-小信号特性-增益
时
A v g m 1 R D
与M2管的跨导和体效应无关
共源共栅级-小信号特性-Rout
计算思路: 负反馈电阻为rO1的共源级;输入信号内阻为RS的共栅级
R out [1 +( g m 2 +g mb 2 ) rO 2 ] rO 1 +rO 2
折叠式共源共栅运算放大器设计说明
折叠式共源共栅运算放大器目录一.摘要 (2)二.电路设计指标 (3)三.电路结构 (3)四.手工计算 (7)五.仿真验证 (10)六.结论 (12)七.收获与感悟 (12)八.参考文献 (13)摘要运算放大器在现代科技的各个领域得到了广泛的应用,针对不同的应用领域出现了不同类型的运放。
本文完成了一个由pmos作输入的放大器。
vdd为3.3v,负载电容为1pf,增益Av大于80dB,带宽GBM大于100MHz的放大器。
输出级采用共源级结构以提高输出摆幅及驱动能力,为达到较宽的带宽,本文详细分析推导了电路所存在的极零点,共源共栅镜像电流源产生Ibias。
选择P沟道晶体管的宽度和长度,使得它们的m g 和ds r 与N沟道晶体管的情况相匹配。
关键字:运算放大器、共源共栅级、极点AbstractOperation amplifiers are widely used in many field s nowadays。
All kinds of differential operation amplifiers appear f6r special application.One basic cell of which is fully differential operation amplifiers is designed in the thesis.Power Supply 3.3v,load capacitor 1pf,Gain>80dB,GBM>100MHz。
The output stage is common source amplifier for getting proper DC operation point,for the purpose of wider bandwidth,we carefully analysis the pole and zero in the circuit ,use common source common gate as current Ibias。
套筒式共源共栅放大器ac仿真
套筒式共源共栅放大器ac仿真套筒式共源共栅放大器是一种常见的放大电路,主要用于放大交流信号。
在这种电路中,共源极和共栅极通过一个套筒式电容连接在一起,构成了一个反馈回路。
这种电路具有增益高、输入阻抗大、输出阻抗小等优点,被广泛应用于射频放大器、通信系统等领域。
在进行套筒式共源共栅放大器的AC仿真时,我们首先需要确定电路的参数和工作条件。
例如,我们需要确定管子的工作点和电源电压,以及输入信号的频率和幅值等。
通过改变这些参数,我们可以得到不同工作状态下的电路性能。
接下来,我们可以使用电路仿真软件进行AC仿真。
在仿真过程中,我们可以观察电路的频率响应、增益、输入输出阻抗等参数的变化。
通过调整电路的参数,我们可以优化电路的性能,使其更加符合我们的设计要求。
在AC仿真中,我们可以通过改变输入信号的频率来观察电路的频率响应。
频率响应是指在不同频率下,电路对输入信号的增益变化情况。
通常情况下,套筒式共源共栅放大器具有较宽的频带,可以放大较宽范围的频率信号。
我们还可以观察电路的增益和输入输出阻抗。
增益是指电路输出信号与输入信号之间的比值,衡量了电路放大能力的大小。
输入输出阻抗则反映了电路对外部信号源和负载的适应能力。
套筒式共源共栅放大器通常具有较高的增益和输入阻抗,可以有效地放大和传输输入信号。
在进行AC仿真时,我们还需要注意电路的稳定性和可靠性。
例如,我们可以通过观察电路的输出波形、电流和功率等参数来判断电路是否存在失真、过载或过热等问题。
如果出现这些问题,我们可以通过调整电路的参数或改变电源电压等方式来解决。
套筒式共源共栅放大器的AC仿真是一项重要的工作,可以帮助我们了解电路的性能和特点,优化电路设计,并提高电路的稳定性和可靠性。
通过合理的参数选择和调整,我们可以得到满足设计要求的放大器电路,并应用于各种通信和射频系统中。
6 折叠式共源共栅运算放大器设计实验.
设置DC参量时,首先,要选择Save DC Operating Point项,此项是为了保存静态工作点的;然后在Sweep Variable区域选择Design Variable项,选取变量名称,可以直接输入你所定义的变量名,也可以从下面的Select Design Variable中选择需要扫描的变量,我们这里扫描差动信号的直流分量vdm1。在Sweep Range中选择扫描变量的范围,定义起始点为0V,终止点为3.3V,而且采取线性扫描方式,扫描的步长设为0.01V。
建立的symbol的图形(可以改变图形形状),如下图所示:
5.加入激励
对于已经生成symbol的图形,需要给输入端加入激励之后才能够进行仿真。需要生成一个新的cell view作仿真,此处起名为sim_pucker-SG,易于统一名称。
Cell view的生成同上所述,在cell view的设计过程中加入刚刚设计的折叠式共源共栅放大器作为仿真模型,对其输入端加激励。
从上面的叙述可知,电容的值是一个根据要求而变化的值,所以我们把电容值设为一个参数cap,在仿真过程中再添加其值。这样只是为了方便更改而已,你也可以直接对负载电容赋值,在仿真时,再根据情况更改电容值。
负载电容的值设为参变量cap,在仿真过程中给定值。
注意:在作仿真图形时,还需要有一个用来规定电源电压值的电路,这是为了防止多个电路中有多个电源电压的情况,这样只需设定一个电源电压来规定电源电压的值,而不会发生冲突。
负载电容值的确定:
对于负载电容值的确定是有要求的,因为题目要求单位增益带宽尽可能的大,所以在满足了增益的情况下,需要主极点越大越好,只有主极点越大才能保证单位增益带宽越大。主极点与输出阻抗和负载电容的乘积的倒数有关,而输出阻抗的值影响增益的大小,如果输出阻抗越大,则增益越大,但是主极点越小,从而使单位增益带宽越小,所以只有在增益一定的情况下改变负载电容的值来增加单位增益带宽。
折叠共源共栅放大器的零极点分析
折叠共源共栅放大器的零极点分析折叠共源共栅放大器(Folding Cascode Amplifier)是一种常用的放大电路,被广泛应用于射频(RF)电路和通信系统中。
该放大器由共源级和共栅级组成,具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点,适用于宽频带和高频率应用。
在进行零极点分析之前,首先需要明确折叠共源共栅放大器的电路结构和工作原理。
折叠共源共栅放大器的原理图如下:[Image]其中,M1和M2为NMOS管,构成分配级(Source Follower);M3和M4为PMOS管,构成共栅级(Cascode Stage)。
Vin为输入信号,Vout为输出信号。
在理想情况下,输入信号通过分配级放大,并由共栅级输出。
对于折叠共源共栅放大器,可以通过以下步骤进行零极点分析:1.首先,我们需要确定电路中的输入功率和输出功率。
输入功率Pin = VoltageIn × CurrentIn输出功率Pout = VoltageOut × CurrentOut2.接下来,我们可以计算输入阻抗和输出阻抗。
输入阻抗Zin = VoltageIn / CurrentIn输出阻抗Zout = VoltageOut / CurrentOut3.然后,我们可以使用DC分析来确定电路中的直流偏置电压和直流电流。
DC偏置点是电路中的稳定工作点,通过设置电源电压和电阻值来确定。
4.在得到直流偏置电压和电流后,我们可以使用AC分析来确定电路的增益和带宽。
AC分析是一种线性分析方法,可以对电路进行频率响应分析。
5.在AC分析中,可以使用小信号模型来计算电路的增益和带宽。
小信号模型是对电路进行线性化处理,将非线性元件(如晶体管)近似为线性元件(如电流源)。
6.在小信号模型中,可以计算电路的输入导纳和输出导纳。
输入导纳Yin = CurrentIn / VoltageIn输出导纳Yout = CurrentOut / VoltageOut7.最后,我们可以使用输入和输出导纳来计算折叠共源共栅放大器的零极点。
折叠共源共栅放大器原理
折叠共源共栅放大器原理折叠共源共栅放大器(Folded Cascode Amplifier)是一种常见的放大器电路结构,它通常应用在模拟电路中,被用于放大电压和电流信号。
这种放大器的优点是它具有高增益、低输入阻抗和较低的输出阻抗等特点,能够提高电路的整体性能。
本文将从折叠共源共栅放大器的结构、工作原理和应用等方面进行阐述。
折叠共源共栅放大器的结构:折叠共源共栅放大器由两个级联的MOS管组成,其中的第一个MOS管是共源放大器,第二个MOS管是共栅放大器,如图1所示。
共源放大器信号级输入阻抗较低,而共栅放大器输出阻抗较低。
通过级联这两个放大器可以获得更高的增益同时不会降低带宽和增加功耗。
折叠共源共栅放大器的工作原理:当输入信号通过共源放大器时,它的增益是由输入的直流电压决定的。
共源放大器的输出信号将被用作共栅放大器的输入信号。
在共栅放大器中,输出信号通过源极反馈回到输入,从而降低了输入阻抗,提高了增益。
折叠共源共栅放大器的工作原理可以用放大器的电路图和电路仿真模拟来进行验证。
折叠共源共栅放大器的应用:折叠共源共栅放大器被广泛应用于模拟电路。
例如,它被用于电压比较器、频率选择器、回路控制、对数放大器、振荡器和驱动器等方面。
折叠共源共栅放大器的一大优点是能够在不影响电路设备和材料成本的情况下提高性能。
折叠共源共栅放大器的优点:1. 高增益:通过整合了共源放大器和共栅放大器两种电路的优点,折叠共源共栅放大器获得了更高的增益。
2. 低输入阻抗:共源放大器的输入阻抗较低,从而使其在输入电压变化时能够更快地建立转移率。
3. 较低的输出阻抗:共栅放大器的输出阻抗较低,从而使其能够驱动负载电容,提高电路带宽和性能。
总之,折叠共源共栅放大器在模拟电路中的应用是非常广泛的。
它可以提高电路的性能,获得更高的增益和更低的输入阻抗和输出阻抗。
折叠共源共栅放大器的工作原理虽然较为复杂,但在实际应用中会发挥重要作用。
共源共栅放大器
郭佛威
共源共栅放大器
共源共栅放大器又称为级联放 大器,是共源极和共栅极的级
联。
由于共源放大级把电压信号转 换为电流信号,而共栅放大级 的输入信号为电流信号,故可 把共源与共栅放大电路级联起
来构成了共源共栅放大器,如
图所示。
共源共栅级 大信号特性
偏置条件:M1和M2均工作在饱和区 即 Vb ≥ Vin + VGS2 -VTH1 Vout ≥ Vin -VTH1+VGS2-VTH2
3.具有屏蔽特性
不足 1.输出电压摆幅因层叠的MOS管而有所损失,这在低电 源电压运用中是致命的缺点 2.折叠式共源共栅级直流功耗大
THE END THANK YOU
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。
↖
g m 2 g mb 2 1 g m1
g m1 g m 2 2CGD1 CGD1
共源共栅放大器频率特性分析
节点Y:密勒近似
CY CDB 2 CL CGD 2 RY RD
g m 2 g mb 2 ro1ro 2 RD
提高增益的两种方法:1、采用共源共栅增大增益
2、在给定的偏置电流情况下通过增大输入晶体管的长度来增大增益
假设共源级的输入管的长度变为原来的四倍而宽度保持不变
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8
Small signal analysis (cont.)
Av = gm 1 gm + RLtot
RLtot 1 1 = Rs g ds g m b
• Interesting cases
– Rs→∞, ro→∞, gmb=0
• PMOS, source tied to body, ideal current source
CMOS Chapter3
1 rin ≈ ( g m + g mb )
RD rin ≈ ( g m + g mb )ro
21
Small Signal Output Resistance
rout = [1 + ( g m + g mb )ro ]RS + ro
(Very high if (gm+gmb)RS>>1
Zou Zhige
CMOS Chapter3 18
Small signal analysis (2)---- CG Current Transfer
Define:
Zou Zhige
CMOS Chapter3
gm’ = gm + gmb
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CG Current Transfer (cont.)
io RS ( g m + g mb ) = ii 1 + RS ( g m + g mb ) + RD / ro
Zou Zhige
CMOS Chapter3
∂VTH (注意: ≠ 0) ∂Vin
6
Small signal analysis of SF From SSQC
Zou Zhige
CMOS Chapter3
7
Small signal analysis (cont.)
Zou Zhige
CMOS Chapter3
Zou Zhige
CMOS Chapter3
14
Table of contents • Introduction • Common-Source Amplifiers • Source follower Amplifiers • Common Gate Amplifiers • Cascode Amplifiers
Reduced input and output voltage swing
– Consider e.g. VDD=1V, VTH=0.3V, VOV=0.2V ! CD buffer stage consumes 50% of supply headroom! – In low VDD applications that require large output swing, using a CD buffer is often not possible – CD buffers are more frequently used when the required swing is small ! E.g. pre-amplifiers or LNAs that turn μV into mV at the output
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CMOS Chapter3
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Common Gate Stage
Fig.1 CG stage with (a) direct coupling at input (b) capacitive coupling at input.
•
In a common-gate amplifier, the input signal is applied to the source terminal, as is shown in Fig.1. It senses the input at the source and generate the output at the drain. The gate is connected to a dc voltage to establish proper operating conditions. Note that in Fig.1(b) the bias current of M1 flows through the input signal source.
Zou Zhige
CMOS Chapter3
11
Application 1: Level Shifter
• Output quiescent point is roughly VTH+Vov lower than input quiescent point
Why the VGS is constant?
•
After that, M1 is driven into the triode region.
CMOS Chapter3 17
Zou Zhige
Small signal analysis (1)---- Voltage Gain
vout ( g m + g mb )ro + 1 Av = = RD vin ro + ( g m + g mb )ro RS + RS + RD
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CMOS Chapter3 3
Source Follower (cont.)
Input terminal: gate; output terminal: source.
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CMOS Chapter3
4
Large signal behavior of SF
• • • When Vin<VTH, M1 is off, and Vout is 0. When Vin>VTH, M1 turns on in saturation. As Vin increases further, Vout follows Vin with a difference of VGS. When Vin increases to a certain voltage (exceeding VDD), M1 enters triode region, the output voltage flattens out and clips at VDD.
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CMOS Chapter3
5
Small signal analysis of SF
• In saturation region:
Vout =
∂Vout ∂Vin
1 W μ n Cox (Vin − VTH − Vout ) 2 ⋅ Rs 2 L ∂V 1 W ∂V = μ n Cox 2(Vin − VTH − Vout )(1 − TH − out ) ⋅ Rs 2 L ∂Vin ∂Vin
• We have: • So:
∂Vout ∂Vin
Vout = VSB
∂VTH =η ∂VSB
W 2(Vin − VTH − Vout ) ⋅ Rs L = W 1 + μ nCox 2(Vin − VTH − Vout ) ⋅ Rs (1 + η ) L
μ nCox
g m Rs AV = 1 + ( g m + g mb ) Rs
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Zou Zhige
Large signal behavior
• •
When Vin>VB-VTH, M1 is off, and Vout is VDD. As Vin decreases, so does Vout, M1 is in saturation until
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CMOS Chapter3
2
3.3 Source Follower (Common Drain Amplifiers)
• Our analysis of the CS stage indicates that, to achieve a high voltage gain with limited supply voltage, the load impedance must be as large as possible. If such a stage is to drive a lowimpedance load, then a “buffer” must be placed after the amplifier so as to drive the load with negligible loss of the signal level. The source follower (also called the commondrain stage) can operate as a voltage buffer. • The common drain stage exhibits high input impedance and low output impedance. After an analysis of relevant port characteristics, we will discuss some potential applications and also drawbacks of this circuit.
Chapter 3 Single-Stage Amplifiers
Zou Zhige 2007 HUST
Zou Zhige
CMOS Chapter3
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Table of contents • Introduction • Common-Source Amplifiers • Source follower Amplifiers • Common Gate Amplifiers • Cascode Amplifiers
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Small Signal Output Resistance