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解析“MOS管的本征增益gmro”的特征和频率

信息来源:本站 日期:2017-08-21 

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栅源放大电路

源极接地放大电路是最常用的放大电路,它最大的电压增益是gmr。(MOS晶体管的本征增益),也就是不超越几十倍的程度。所谓“本征”,就是说具有比ro大得多的负载电阻Rload的放大电路的电压增益与这个负载电阻的值无关,只由MOS晶体管同有的值决议。模拟电路中,这种程度(gmro)的增益对许多电路是不够用的。为了进—步进步增益必需采取某些措施:(P)使有效输出电阻大于ro。(2)增大MOS晶体管的跨导gm。
其中措施(1)用表3.1所列的基本放大电路是不可能完成的。但是,假设采用下面的栅源结构,就能够增大有效的输出电阻。就是说,源极衔接电阻Zs,而从漏极一侧看到的Zs电阻增入了本征增益gmro倍。细致来说,将源极接地放大电路与栅极接地放大电路串接起来,从而增大了从输出端看到的MOS晶体管的电阻。
为了理解这个栅源放大电路的原理,往常来估量图3.8示出的MOS晶体管源极端加电阻Zs的电路的输出电阻。这个电路中,当输出端电压稍微上升时,流人输出端的电流也稍微增加。令它们分别为Vout和id,假设以为MOS晶体管栅极—源极间电压减少了Zsid,那么MOS晶体管的漏极输出电阻rout就是:
rout =gmroZs

gm ro是MOS晶体管的本征增益。像这样给栅极接地MOS晶体管的源极附加电阻Zs,就有MOS晶体管增益gmro倍的电压反响到电阻上,可以以为这时漏极输出电阻rout增大了MOS晶体管的增益gmro倍。有效应用电路的这种特性的电路叫做栅源放大电路。当然,源极衔接的电阻Zs即使用MOS晶体管的输出电阻ro也能得到同样的效果。图3.9示出栅源衔接的n沟MOS晶体管与负载电阻构成的放大电路。

mos管

由于放大电路的电压增益由负载电阻决议,所以这种方式需求运用大的负载电阻Rload图3. 10示出用P沟MOS晶体管的栅源完成这个高负载电阻时的电路。输出端的两端分别串接P沟MOS和N沟MOS。按照图3.8的结果,这个电路的输出电阻比源极接地MOS晶体管的漏极电阻大了gmro倍,所以增益|Ao|也相应地增加。就是说,栅源放大电路的增益是源极接地放大电路的几十倍,即可达到1000倍(60dB)。
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