CMOS模拟集成电路设计ch3单级放大器ppt课件.ppt

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1、模拟CMOS集成电路设计第3章单级放大器（一）分离器件构成的音频放大器2用CMOS集成电路实现的音频放大器二者有哪些区别？343.1共源级放大器电阻做负载的共源级放大器大信号分析cutoffactivetriodeMOS管工作在饱和区时5线性区时6小信号分析考虑沟道长度调制时，用小信号模型求解小信号增益7输入电阻：输出电阻：8练习910电阻做负载的共源级放大器的缺点：优点：增益低，因为为了实现高增益，必须加大负载电阻，这不仅占用了很大的版图面积，而且要求很高的电源电压，所以在低频模拟集成电路中很少采用。寄生电容和噪声比较小，适应于低增益高

2、频放大器（如在RF电路中得到广泛应用）讨论：11MOS二极管连接做负载的共源级小信号阻抗为MOS二极管连接的小信号阻抗12考虑体效应，求源极看进去的阻抗小信号阻抗为13二极管连接做负载的共源级增益其中NMOS二极管连接做负载直观看电路，即可得出结论14没有体效应PMOS二极管连接做负载增益与输入信号无关！（线性度好）增益是器件尺寸的弱函数，因此增益比较低讨论：15例：为了达到10倍增益，，则(W/L)1=50(W/L)2因此为了达到10倍增益，M2的过驱动电压应该是M1的过驱动电压的10倍。若VGS1-VTH1=200mV，

3、VTH2

4、=

5、0.7V，

6、VGS2

7、=2.7V，严重制约输出电压摆幅。允许的输出电压摆幅减小讨论（续）：不能达到高增益的原因器件大小失配16这是改进的二极管连接放大器，提高了放大倍数，保留了线性度好的特点。17输出电阻您能直观观察出来吗？18输出电压范围？输入电压范围？19电流源做负载的共源级可以实现较高增益20同样大小的交流小信号电阻，用饱和区MOS管实现比用电阻实现不仅容易，而且消耗的电压余度要小得多21输出摆幅思考：随着放大倍数的提高，输入电压范围越来越小，我们真的能保证输入信号在这么小的范围内吗？反馈22电流增大，增益怎么变化？23带源级负反馈

8、的共源级放大器24增加源级负反馈电阻，使增益是gm的弱函数，实现线性的提高。线性化的获得是以牺牲增益为代价的。跨导随着Vin的变化而变化，引入非线性对于一般的共源放大器如果RS较大，25考虑沟道长度调制及体效应时，电路的交流小信号模型为计算的复杂性大大增加…我们需要建立一种直观的联系来分析问题26辅助定理：在线性电路中，电压增益等于-GmRout，其中Gm表示输出与地短接时电路的跨导；Rout表示当输入电压为零时电路的输出电阻。Gm?Rout?辅助定理的由来：线性电路的输出端口可用诺顿定理来等效，输出电压为-IoutRout，定义Gm=I

9、out/Vin，可得Vout=-GmVinRout。27计算Gm28计算Rout输出电阻增大了约倍！29计算AvAv=-Gm(Rout

10、

11、RD)结果看起来相当的复杂，实际问题的分析中往往不需要考虑体效应和沟调效应。30Av=“在漏极节点看到的电阻”/“在源极通路上看到的电阻”这是一个经验结果，仅适合带源级负反馈的共源级的分析，但是这个结论可以极大地简化电路的分析。31从MOS源极看到的阻抗约等于漏端的电阻被大大衰减了，这个特性被称为阻抗变换特性证明如下：练习133练习234M1actsastheinputdeviceandM2,M3ast

12、heload.练习335