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共源共栅放大器的工作原理、电路分析-应用有哪些-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2020-03-05 

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共源共栅放大器的工作原理、电路分析-应用有哪些

什么是Cascode放大器?

共源共栅放大器包括两个阶段,例如CE(共发射极)级和CB(公共基极)级,其中CE馈入CB。当我们将其与放大器的单级进行比较时,其组合可以具有不同的特性,例如高输入/输出隔离度,高i / p阻抗,高o / p阻抗和高带宽。


在电流电路中,可以通过使用两个晶体管(即BJT或FET)来频繁使用此放大器。在这里,一个晶体管的工作方式类似于CE或公共源极,而其他晶体管的工作方式类似于CB或公共栅极。该放大器增强了I / O隔离,就像从O / P到I / P没有直接耦合一样,这降低了米勒效应并因此提供了高带宽。


共源共栅放大器的分析

共源共栅放大器用于增强模拟电路的性能。共源共栅的利用是一种常见的方法,可用于晶体管以及真空管的应用中。级联共源代码用于1939年由Roger Wayne Hickman和Frederick Vinton Hunt撰写的文章中。讨论的是稳压器的应用。他们为两个三极管设计了共源共栅共基共栅,其中第一个三极管的公共阴极设置,而下一个三极管的公共栅代替五极管。因此,可以将其名称假定为具有相关特性(如五极管)的级联三极管的简化。


共源共栅级的级联叫做共源共栅结构,如图1所示,它显示了共源共栅电路的基本结构:M1产生与输入电压Vin成正比的小信号漏电流,将输入电压信号转变为电流信号;M2仅仅使电流流经RD,将源极的电流信号传输到输出。


放大器电路,共源共栅放大器


从共源共栅放大器的大信号特性(传输特性、输出电压范围)、小信号特性(增益、输出阻抗)、作用、高频特性与噪声特性来分析,下面我详细说说我的理解。


大信号特性:当Vin≤Vt1时 , M1、M2截止;当Vin≥Vt1时 ,M1、M2都饱和;而Vin足够大时,M1进入线性区,M2也进入线性区,如图二所示。


放大器电路,共源共栅放大器


分析偏置条件:为了保证M1工作于饱和区,必须满足Vx≥Vin-Vt1 .假如M1和M2都处于饱和区,则VX主要由Vb决定:Vx=Vb-VGS2。因此Vb≥Vin+VGS2-Vt1 ,如图3所示。为了保证M2饱和,必须满足Vout≥Vb-VT2 ,如果Vb的取值是M1处于饱和区边缘,则Vout≥Vin-Vt1+VGS2-Vt2。从而保证M1和M2工作在饱和区的最小输出电平等于M1和M2的过驱动电压之和。


放大器电路,共源共栅放大器


共源共栅放大器电路

使用FET的Cascode放大器电路如下所示。该放大器的输入级是FET和Vin(输入电压)的公共电源,Vin与输入端的栅极相连。该放大器的输出级是FET的公共栅极,其输入相位非常严格。o / p级的漏极电阻为Rd,可以从次级晶体管的漏极端子获取Vout(输出电压)。


当Q2晶体管的栅极端子接地时,晶体管的源极电压和漏极电压几乎保持稳定。这意味着较高的Q2晶体管向较低的Q1晶体管提供低的i / p电阻。这降低了较低晶体管的增益,因此米勒效应也降低了,SO带宽将增加。


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下部晶体管的增益降低不会影响总增益,因为上部晶体管会补偿总增益。上晶体管不受米勒效应的影响,因为可以使用漏极电阻器进行从漏极到源极漂移电容的充电和放电。频率响应以及负载仅受高频影响。


在该电路中,可以将输出与输入隔离。下部晶体管在源极和漏极的端子处包括大约稳定的电压,而上部晶体管在其两个端子处包括几乎稳定的电压。从o / p到i / p基本上没有反馈。因此,使用稳定电压的中间连接将两个端子隔离得很好。


优点和缺点

优点如下:

该放大器提供高带宽,增益,压摆率,稳定性以及输入阻抗。对于两晶体管电路,零件数非常少。


缺点如下:

该放大器需要两个具有高压电源的晶体管。对于双晶体管共源共栅,应在过程中通过足够的VDS对两个晶体管施加偏置,从而对电源电压施加较小的限制。

因此,这全部是关于级联放大器理论的。这些放大器有两种类型,例如折叠式共源共栅放大器和bimos共源共栅放大器。这是一个小问题,共射共基放大器的频率响应?


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