电子科技大学模电课件6.4.ppt

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1、第六章模拟集成单元电路6.4FET差动放大器直流分析下面分析它的直流传输特性。图6.39N沟道增强型MOSFET差动放大器的基本电路6.4.1MOSFET差动放大器忽略和的输出电阻，假设两个场效应管相同，则(6.123)(6.124)将式(6.123)和式(6.124)取平方根并相减得(6.125)其中为差模输入电压。因为(6.126)对式(6.125)两边平方，有(6.127)整理为的一元二次方程为(6.128)假设则求解式(6.128)可得(6.129)由式(6.126)有(6.130)归一化漏极电流为(6.131)(6.

2、132)式(6.131)和式(6.132)描述了MOSFET差动放大器的直流传输特性。图6.40画出了归一化差动输入电压为时对应的函数曲线。图6.40MOSFET差动放大器的归一化直流传输特性[例6.15]目的：确定共模输入电压的最大范围。电路如图6.41所示。场效应管参数为求共模输入电压的最大范围。解：参考电流又联立上面二式，并代入参数后整理得解得由镜像电流源知最小共模输入电压是当M1和M2到达临界点时的值，即所以最大共模输入电压是当到达临界点时值，即所以综上所述，该MOSFET差动放大器共模输入电压范围为说明：BJT差动放

3、大器的共模输入电压范围算法与例6.15类似。由式(6.131)和式(6.132)可知，对于某个差动输入电压，电流将全部流向一个场效应管，这个差动输入电压为(6.133)曲线在处的斜率为最大正向跨导，即由式(6.129)可求得(6.134)式中，为场效应管的跨导。通过与例6.10类似的分析，如果=1mA，小于0.34V的差模输入电压，线性近似值与实际曲线之差值小于1%。由此可见，MOSFET放大器的最大差模输入电压远大于BJT差动放大器的最大差模输入电压。由后面的分析可知，其主要原因是MOSFET差动放大器的增益远小于BJT差动

4、放大器的增益。，则对[例6.16]目的：比较MOSFET差动放大器与BJT差动放大器的正向跨导。已知MOSFET差动放大器的;BJT差动放大器的解：由式(6.134)可得MOSFET差动放大器中的MOSFET跨导为由例6.10可知BJT差动放大器中BJT的跨导为说明：BJT差动放大器中BJT管的跨导比MOSFET差动放大器中MOSFET的跨导大得多。由于差模电压增益直接与跨导成正比，因此BJT差动放大器的增益一般比MOSFET差动放大器的增益大得多。2.交流小信号分析由于MOSFET的栅极无电流，所以MOSFET差动放大器的差

5、模输入电阻和共模输入电阻可以认为是无穷大。端时为RD双端时为2RD。，下面通过MOSFET差动放大器的小信号等效电路来求差模增益、共模增益和共模抑制比。与BJT差动放大器相似，MOSFET差动放大器的输出电阻在单采用与BJT差动放大器类似的分析方法，可求得MOSFET差动放大器单端输出时的差模增益为（左端输出）(6.135a)（右端输出）(6.135b)共模增益为(6.136)共模抑制比为(6.137)式中为电流源的输出电阻。双端输出时，差模增益为（左正右负）(6.138a)（右正左负）(6.138b)共模增益为(6.139)

6、共模抑制比为(6.140)以上结果均为BJT差动放大器的相应结果一致。（只要在BJT差动放大器的相应公式中用）。[例6.17]目的：确定MOSFET差动放大器的差模增益、共模增益和CMRR电路如图6.41所示。除了设的外，场效应管的其他参数与例6.15相同。求Ad、AC和CMRR。解：由例6.15可知，。电流源的输出电阻为差模电压增益为共模电压增益为共模抑制比为说明：由于MOSFET的跨导一般远小于BJT的跨导，因此MOSFET差动放大器的差模电压增益比BJT差动放大器的差模电压增益要小。由式(6.137)可知，通过增加电流源

7、的输出电阻共模抑制比。例如，若采用6.1.2节中的共源--共栅MOSFET电流源，由式(6.49)可知，它的输出电阻为可以提高对于本例，上式中所以因此，共模抑制比为由此可见，用共源－共栅MOSFET电流源代替基本镜像MOSFET电流源，可以明显提高共模抑制比，且不会影响差模增益。