CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)_ch3單級(jí)放大器ppt課件

1、CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)單級(jí)放大器提綱 1、共源級(jí)放大器 2、共漏級(jí)放大器源跟隨器 3、共柵級(jí)放大器 4、共源共柵級(jí)放大器1、共源級(jí)放大器 1.1 電阻做負(fù)載的共源級(jí)放大器 大信號(hào)分析cutoffactivetriode MOS管任務(wù)在飽和區(qū)時(shí) 小信號(hào)分析 思索溝道長(zhǎng)度調(diào)制時(shí)，11/0inmoutDVVg VVRvmDAg R 討論 增益對(duì)信號(hào)電平的依賴關(guān)系導(dǎo)致了非線性 1.2 MOS二極管銜接做負(fù)載的共源級(jí) MOS二極管銜接二極管銜接的阻抗為二極管銜接的阻抗為思索體效應(yīng)時(shí) 增益 NMOS二極管銜接做負(fù)載其中沒有體效應(yīng)PMOS二極管銜接做負(fù)載 另一種二極管銜接nmos管做負(fù)載的構(gòu)造 優(yōu)點(diǎn)？ 缺

2、陷？ 另一種二極管銜接nmos管做負(fù)載的構(gòu)造 電流鏡只采用nmos 沒有體效應(yīng) 增益準(zhǔn)確 好的PSRR 兩倍功耗11022(/)(/)mvmgWLAgWL21/outmRg 討論 增益與輸入信號(hào)無關(guān)，是器件尺寸的弱函數(shù)。 高增益要求會(huì)呵斥晶體管的尺寸不平衡。例：為了到達(dá)10倍增益， ，那么(W/L)1=50(W/L)2 允許的輸出電壓擺幅減小。 1.3 電流源負(fù)載的共源級(jí)放大器 討論 獲得更大的增益 M2的輸出阻抗與所要求的M2的最小|VDS|之間聯(lián)絡(luò)較弱，因此對(duì)輸出擺幅的限制較小。 長(zhǎng)溝器件可以產(chǎn)生高的電壓增益。 同時(shí)添加W、L將引入更大的節(jié)點(diǎn)電容。 ID AV 思索溝道長(zhǎng)度調(diào)制，DDDVI

3、IIA1)(1211 1.4 帶源級(jí)負(fù)反響的共源級(jí)放大器 小信號(hào)直接分析方法這里，沒有思索體效應(yīng)這里，沒有思索體效應(yīng)和溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)和溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)討論添加源級(jí)負(fù)反響電阻，使增益是gm的弱函數(shù)，實(shí)現(xiàn)線性的提高。線性化的獲得是以犧牲增益為代價(jià)的。當(dāng)gmRS1, AVRD/RS111/0inmsoutDmVVg V RVRg V11/outmDDvinmSmSVg RRAVg RgR 思索溝道長(zhǎng)度調(diào)制及體效應(yīng)時(shí)，電路的交流小信號(hào)模型為 小信號(hào)等效分析輔助定理：在線性電路中，電壓增益等于-GmRout，其中Gm表示輸出與地短接時(shí)電路的跨導(dǎo)；Rout表示當(dāng)輸入電壓為零時(shí)電路的輸出電阻。線性電路的輸

4、出端口可用諾頓定理來等效，可得，輸出電壓為-IoutRout，定義Gm=Iout/Vin，可得Vout=-GmVinRout。Gm?Rout?諾頓定理：線性有源單口網(wǎng)絡(luò)等效電流源的恒流源等于有源單口網(wǎng)絡(luò)的短路電流，內(nèi)阻等于網(wǎng)絡(luò)中一切獨(dú)立源不鼓勵(lì)時(shí)的端口電阻。 計(jì)算Gm由于 ，所以因此， 計(jì)算Rout計(jì)算流經(jīng)ro的電流,帶入V1，得到：得到所以，輸出電阻增大！ 計(jì)算AvAv=-Gm(Rout|RD)() /1()mDDSOmmbSg RRRrggR 假設(shè)忽略rO和gmb的影響，即rO和gmb=0,1mDvmSg RAg R2、共漏級(jí)放大器源跟隨器 大信號(hào)分析 當(dāng)VinVTH時(shí)，M1處于截止形狀，

5、Vout等于零； Vin增大并超越VTH，M1導(dǎo)通進(jìn)入飽和區(qū)；Vin進(jìn)一步增大， Vout跟隨Vin的變化，且兩者之差為VGS。 小信號(hào)分析思索體效應(yīng) 討論 增益VDD-|VTH1|，M1截止，電流I1全部經(jīng)過M2，有Vout=VDD-I1RD 假設(shè)VinVDD-|VTH1|，M1開啟處于飽和區(qū)， 隨著Vin ，ID2，當(dāng)ID1=I1時(shí)，ID20，有 當(dāng)Vin下降到Vin1以下，ID1趨向大于I1，迫使M1進(jìn)入線性區(qū)使ID1=I1。小結(jié)小信號(hào)增益輸出電阻輸入電阻擺幅線性度共源級(jí)電阻負(fù)載二極管負(fù)載忽略忽略小較好帶源級(jí)負(fù)反饋忽略好共漏極（電流源負(fù)載）忽略忽略小差共柵極忽略共源共柵級(jí)（電流源負(fù)載）小outmRg)|(ODrR22mbmmggg221mbmggsmDmRgRg1DsOsmbmRRrRgg|)(1直流或低頻下！1mbmmgggmbmgg1DmbmRgg)(OmbmODrggrR)(1DOsOmbmRrRrgg|