【模拟CMOS集成电路设计】第三章，单级放大电路

2024-05-06 05:18:00

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MOS管从三个端口看进去的电阻不同：

电阻做负载的共源极：

二极管做负载的共源极：

PMOS做二极管负载（负载mos无体效应）：

NMOS做二极管负载：

电流源做负载的共源级：

有源负载的共源级（电流复用）：

工作在线性区的mos为负载的共源极：

带源极负反馈的共源极：

源极跟随器（共漏）：

共栅极：

共源共栅极：

采用PMOS共源共栅负载的NMOS共源共栅放大器：

折叠式共源共栅极：

MOS管从三个端口看进去的电阻不同：

圈1中忽略了gmb。

电阻做负载的共源极：

$R_{out}=R_{d}//ro$

对于M1，从输出看进MOS，漏极看进去的电阻为 ro 。

二极管做负载的共源极：

PMOS做二极管负载（负载mos无体效应）：

对于M2，从Vout看进去的等效电阻为 ${\color{Red} }\frac{1}{g_{mb2}}//ro2$ ，

对于M1，从Vout看进去的等效电阻为 $ro1$

NMOS做二极管负载：

对于M2，从Vout看进去的等效电阻为 $\frac{1}{g_{m2}+g_{mb2}}//ro2$ ,

对于M1，从Vout看进去的等效电阻为 $ro1$

电流源做负载的共源级：

对于M2，从Vout看进去的等效电阻为 $ro2$ ,

对于M1，从Vout看进去的等效电阻为 $ro1$

有源负载的共源级（电流复用）：

对于M2，从Vout看进去的等效电阻为 $ro2$ ,

对于M1，从Vout看进去的等效电阻为 $ro1$

工作在线性区的mos为负载的共源极：

对于M2，从Vout看进去的等效电阻为 $R_{on2}$ ,

对于M1，从Vout看进去的等效电阻为 $ro1$

带源极负反馈的共源极：

对于M1，从Vout看进去的等效电阻为 $r_{o1}+R_{s}+(g_{m}+g_{mb})r_{01}R_{s}$

源极跟随器（共漏）：

忽略沟道长度调制效应。考虑的话把式中Rs换为Rs//ro

对于M1，从Vout看进去的等效电阻为 $\frac{1}{g_{m}+g_{mb}}$

若考虑沟道长度调制效应，则为 $\frac{1}{g_{m}+g_{mb}}//r_{o}$

共栅极：

对于M1，从Vin看进去的等效电阻为 $Rs+\frac{1}{g_{m}+g_{mb}}//ro$ ,

从Vout看进去的等效电阻为 $(Rs+ro+(g_{m}+g_{mb})roRs)$

注意：(1) 比较共栅级与源极负反馈的共源极，其输出电阻相同，Gm略有差别，差别在改变Vin时在共栅极电路中只改变了mos管源极电压，故mos管等效的三个分路影响相同，故在Gm表达式中 $g_{m}+g_{mb}+\frac{1}{ro}$ 总是一起出现。而对于源极负反馈的共源极，当改变Vin时，产生了源极的变化作用在三个支路，但同时栅极电压也有变化（分母上三者同时出现），而这个变化只对 gm 产生影响（分子上gm单独出现）。

(2) 比较共栅极与电阻做负载的共源极，当 Rs=0 时，共源极 $G_{m}=g_{m}$ ，共栅极 $G_{m}=g_{m}+g_{mb}+\frac{1}{ro}$ 这是因为两者变化时对mos管三个支路产生的影响不同；共源极和共栅极的输出电阻相同 $R_{out}=R_{d}//ro$ ,这是因为输出端变化时两者对mos管三个支路的影响相同。

共源共栅极：

Gm分子中的gm2ro2改为gm1ro1

从Vout向下看，电阻为 $r_{o2}+r_{o1}+r_{o2}r_{o1}(g_{m2}+g_{mb2})$

共源共栅的好处：

由于Cgd存在，普通共源极输入与输出发生馈通，共源共栅增大输入和输出的隔离度（减少输入与输出馈通）

采用PMOS共源共栅负载的NMOS共源共栅放大器：

折叠式共源共栅极：

折叠式共源共栅的输出电阻变小了。

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