共源共栅放大器汇总.

ro1
Vout
共源共栅级的屏蔽特性
VX 1 g m 2 g mb 2 ro 2 ro1 ro 2 1 Vout g m 2 g mb 2 ro 2 ro1 Vout
由上式可知：当共源共栅的输出节点电压改变ΔV 时，由于共源共栅结构具有高输出阻抗特性，因 此只会引起△VX 发生很小的变化，这就是所谓的 共源共栅的屏蔽特性。
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
I D 1 2 n C ox W L V G S VTH
rO 2 nC
ox
2
过驱动电压增大为原来两倍，晶体管消耗的电压余度与共源共栅级相同
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
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，
I D 2 I1，Vout VDD I1RD
②当Vin<VDD-|VTH1|，M1开启并处于饱和区， 1 W I D 2 I1 u pC OX ( )1 (VDD Vin | VTH1 |)2 2 L 随着Vin ↓，ID1↑ ID2 ↓，
Biblioteka Baidu大信号特性
Vin ≤VTH1，M1，M2处于截止状态，
Vout=VDD,且VX
值导通)
≈
Vb -VTH2 (忽略亚阈
Vin>VTH1，开始出现电流，VOUT下降， VX下降，到一定值时M1或M2 进入线性 区，增益（Vout曲线的斜率）减小
输入——输出特性
输出摆幅
M1工作在饱和区： VA=Vb-VGS2≥Vov1=Vin-Vt1 Vb≥Vin+VGS2-Vt1 M2工作在饱和区： Vout≥Vb-Vt2≥Vin+VGS2-Vt1-Vt2=Vov1+Vov2 为了使M4工作在饱和区，Vout<VDD-|VGS4-VTH4|
Vin1 VDD VTH 1 ③当ID1=I1时，ID2最终变为0，这时M1进入线性区。 2 I1 p Cox W / L 1
共源共栅放大器频率特性分析
节点近似法分析
三个节点：A、X、Y 节点A：密勒近似
g m1 CA CGS1 1 CGD1 g m 2 g mb 2
↖
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
电流源负载的共源共栅级
G m g m1
Rout ( gm2 gmb 2 )rO 2 rO1
A V gm 1(gm2 gm b2 )r O 1r O2
比电流源负载的共源级的增益增大了
( gm 2 gmb 2 )rO 2倍。
所以经常用共源共栅结构来提高增益
增加L与采用共源共栅结构来提高增益的比较
输出阻抗
电路可看成带有负反馈电阻ro1的共源级
R out ( g m 2 g mb 2 ) rO 2 rO1
上式表明串接了M2使M1的输出阻抗为原来(gm2+ gmb2) ro2 倍，即输出阻抗大大增大，这是共源共栅放大器的一个最 大特点，对提高放大器小信号增益、提高电路源的恒流特 性十分有利
RA RS
in
1 g m1 RS CGS1 1 g m 2 g mb 2 CGD1
共源共栅放大器频率特性分析
节点X：密勒近似
g m 2 g mb 2 C X 1 CGD1 CDB1 CSB 2 CGS 2 g m1 1 RX r2in ro1 g m 2 g mb 2
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，
然后电流信号加到共栅级的源端。因此，构 成共源共栅级时共源管和共栅管类型可以不 同。 如图，M1是输入器件，PMOS M2是共源共栅器件，NMOS
I1为直流偏置电流源
特点：1.Vin和Vout的电平可以是相近的； 2.增益和输出阻抗的计算跟共源共栅放大器相同，略小一些。
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
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。