模拟集成电路

目录:

一之MOS器件

二之单级放大器

三之差动放大器

四之电流镜偏置

五之共源电阻负载

六之共源二极管负载

七之共源电流源负载

八之共源电流反馈

九之线性区MOS负载

十之共源极负反馈负载

十一之源跟随器(共漏)

十二之共栅极

十三之共源共栅

十四之差动放大器

十五之电流镜

十六之偏置电路

十七之小技巧1

十八之小技巧2

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半导体器件

 

六、源极负反馈共源极

这就是源极负反馈电路

这个源极负反馈是电阻,并且加上了漏极负载。

(1)首先通过大信号计算:

这里先假设了电路放大倍数Gm,利用gm与大Gm的输入电压不同构建偏导等式

Gm=dId/dVgs*dVgs/dVin

右式前面等于gm,右式后面等于(1-RsGm),联立可以解得Gm=gm/(1+gm*Rs),

(说明:这里的命名不是电路图中的命名,而是根据管脚命名的)

这样,处理完Rs的反馈,利用负载增益的特性,就可以求到整体的增益Av。

(2)现在转向这个电路的小信号分析。

小信号分析时可以加上调制效应和体效应。

这里有一个细节,体效应的电压可以等效为地相对于源的电压,在计算时选取了正方向就计算电流就可以。

可以得到Gm的表达式。

Rs=0,也就是没有源极负反馈时,gm随Vin的线性变化。

Rs≠0,源极负反馈引入,Id随Vin接近线性变化,Gm在开始时和gm变化类似,当Vin较大时,Gm会趋近饱和值1/Rs

这里的分析方法主要基于gm随Vin的变化和电阻不随Vin变化引起的。

(3)公式分解:

在不考虑调制和体效应时,

Av=Rd*Gm=Rd*1/(1/gm+Rs)

可以看到分母等于跨阻和源反馈电阻的串联,这个电阻叫源极通路时看到的电阻。

Rd则是从漏端通路时看到的电阻。

这样增益就可以看成漏端电阻除以源端电阻,

个人觉得造成这种区别的是使用跨导时使用的是Vgs,所以从源端看是可以看到跨阻的,而漏端则没有。

同样,可以使用这种方法理解二极管连接型器件。

(4)输出阻抗

输出阻抗,就是在输入端接地时的从输出端看的阻抗。

不考虑负载时的阻抗:

ro*[Ix+(gm+gmb)Rs*Ix]+Ix*Rs=Vx(这个公式选取的电压公式,注意电流的求解方向)

强调一下,Vgs决定gm,Vos决定gmb,这里的Vos指地对源点的电压。

解得Rout

=[1+(gm+gmb)ro]*Rs+ro

= [1+(gm+gmb)Rs]ro+Rs

上面两个公式代表了两种理解方式:

一个是ro被提高,一种Rs被提高,两种理解都有道理。

从这里可以看出,Rs可以在一定程度 提高了输出阻抗。

这里需要指出的是Rs带来了体效应,(虽然某些器件构造也会带来体效应,但是源端负反馈更加明显)

(5)辅助定理

直接通过端口的特性求解,就是诺顿定理。

线性电路中的常用方法。

Gm=Iout/Vin

Vout=Gm*Vin*Rout