共源共栅放大器.doc

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Vin的小信号漏 电流而M2电流流过RD，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 Vb ≥ Vin + VGS2 -VTH1； Vout ≥ Vin -VTH1+VGS2-VTH21.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：　　Vin ≤VTH1，M1，M2处于截止状态，Vout=VDD,且VX ≈ Vb -VTH2 (忽略亚阈值导通)；当Vin≥VTH1，M1产生电流，Vout则降低，VGS2上升而VX下降　　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1.2输出摆幅：M1工作在饱和区：　　VA=Vb-VGS2≥Vov1=Vin-Vt1 Vb≥Vin+VGS2-Vt1M2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

　　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2.2输出阻抗：　可将电路看成带有负反馈电阻ro1的共源级，如下图所示：　　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３．电流源负载的共源共栅级增益　　由上式可知，电流源负载型共源共栅比电流源负载的共源级的增益增大了 倍所以经常用共源共栅结构来提高增益４．增加L与采用共源共栅结构来提高增益的比较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， 　　由上式可知：L增大四倍的结果只是使gmro的值增大两倍缺点：为了保证电流相等，在增大输入管的沟道长度时，必须增大输入管的过驱动电压所以其最小输出电压也提高，输出电压摆幅减小　　而采用共源共栅结构却使得输出阻抗大约增大gmro倍缺点是其输出电压的最小值为两个过驱动电压。

５．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　　由上式可知：当共源共栅的输出节点电压改变ΔVX时，由于共源共栅结构具有高输出阻抗特性，因此只会引起ΔVX 发生很小的变化，即输入器件的工作状态不受输出电压变化的影响，这就是所谓的共源共栅的屏蔽特性６．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左图所示，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７．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，②当Vin

因此： 是主极点，传输函数是单极点函数９．共源共栅放大器频率特性的仿真１０．共源共栅级总结优点　　1.输出阻抗高　　2.增益高，常用来提高增益　　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。