MOS放大电路.pptx

场效应管与三极管混合放大电路场效应管与三极管混合放大电路1.静态分析 2.动态分析MOS开关电容（开关电容（SC）结构：由MOS模拟开关模拟开关和MOS电容电容组成。功能：在时钟信号的控制下，完成电荷的存储和转移。在集成电路中，开关电容可以代替电阻开关电容可以代替电阻，因此又称为“SC等效电阻”。分类：并联型、串联型。MOSMOS模拟集成单元电路模拟集成单元电路 MOS MOS电流源电流源MOSMOS有源负载有源负载MOSMOS单级放大器单级放大器MOS管有源负载管有源负载有源负载：有源负载：用于代替高阻值电阻的电流源用于代替高阻值电阻的电流源常用的有源负载：常用的有源负载：单管增强型单管增强型单管耗尽型单管耗尽型电流镜电路电流镜电路注：注：在大规模电路中，衬底一般不与源极相接，因此在大规模电路中，衬底一般不与源极相接，因此必须考虑衬底对电路的影响，即所谓的衬调效应必须考虑衬底对电路的影响，即所谓的衬调效应衬底的跨导：衬底的跨导：管子的跨导：管子的跨导：跨导比：跨导比：处理方法：处理方法：画交流等效电路时，衬底画交流等效电路时，衬底B接交流地接交流地GDSB 单管增强型有源负载单管增强型有源负载MOS管有源负载管有源负载UDDUOroGDBSUOrogdsgmUgsgmbUbs由图可知：由图可知：rO=UOIO=UOgdsUO+gmUgsgmbUbs+而而 Ugs=Ubs=UOrO=1gds+gmgmb+IO用用D与与S间的动态电阻间的动态电阻代替大电阻代替大电阻画交流通路画交流通路D G B均接交流地均接交流地减小减小gmb 单管增强型有源负载单管增强型有源负载MOS管有源负载管有源负载GDSBUDDUOroGDBSUOrogdsgmUgsgmbUbsIOrO=1gds+gmgmb+rO1gmgmb+1gm)(1+=gmb=gmgdsgm和和gmb适量减小适量减小gmro增大增大 单管耗尽型有源负载单管耗尽型有源负载MOS管有源负载管有源负载GDSBUDDUOroD BG SUOrogdsgmbUbsIO耗尽型：耗尽型：Ugs=0ID=Idss做有源负载时做有源负载时G与与S短接短接用用D与与S间的动态电阻间的动态电阻代替大电阻代替大电阻画交流通路画交流通路D B均接交流地均接交流地G与与S相接相接由图可知：由图可知：rO=UOIO=UOgdsUO+gmbUbs而而 Ubs=UOrO=1gdsgmb+单管耗尽型有源负载单管耗尽型有源负载MOS管有源负载管有源负载GDSBUDDUOroD BG SUOrogdsgmbUbsIOrO=1gdsgmb+如如gds gmbrO=1gmb耗尽型耗尽型MOS管有源负载的电阻比增强型的要高管有源负载的电阻比增强型的要高gmbRL2当两管当两管K、ID相等时相等时其中其中MOS单极放大器单极放大器 E/E型型NMOS单极放大器单极放大器Sn1Sn2沟长比沟长比如忽略衬稠效应如忽略衬稠效应即即 21结论：结论：1.电压增益主要有电压增益主要有管子尺寸决定，管子尺寸决定，增加沟长比及减增加沟长比及减小小，增益将增，增益将增高。高。2.由于不能无限增由于不能无限增加沟长比，该放加沟长比，该放大器的大器的增益低增益低，约约510倍。倍。MOS单极放大器单极放大器 E/E型型NMOS单极放大器单极放大器gm1Ugs1IOD1rds1RL2G1UO+-Ui+-roS1输入电阻：输入电阻：N1的栅源绝缘的栅源绝缘电阻，很高，电阻，很高，一般可达一般可达1010。输出电阻：输出电阻：gds1,gds2gm2,gmb2MOS单极放大器单极放大器 E/E型型NMOS单极放大器单极放大器电压增益电压增益输入电阻输入电阻很高，一般可达很高，一般可达1010。输出电阻输出电阻 2RL2 与与E/E型比较型比较通常通常 21 20.1由此可见：由此可见：AUD比比AUE大一个数量级，约为几十倍。是主大一个数量级，约为几十倍。是主要的要的NMOS放大器。放大器。MOS单极放大器单极放大器 E/E型型NMOS单极放大器单极放大器gm1Ugs1IOD1rds1RL2G1UO+-Ui+-roS1输入电阻：输入电阻：N1的栅源绝缘的栅源绝缘电阻，很高，电阻，很高，一般可达一般可达1010。输出电阻：输出电阻：gds1,gds2gmbgds2.单管耗尽型有源负载，它采用耗尽型单管耗尽型有源负载，它采用耗尽型MOS管组成。管组成。等效交流电阻为：等效交流电阻为：ro=1/(gds+gmb)小小 结结小小 结结 MOS集集成成电电路路中中普普遍遍采采用用有有源源负负载载共共源源放放大大电电路路，常常用用的的有有四四种种，即即、EE型型，ED型型，CMOS型型和和CMOS互互补补形放大器。形放大器。1.EE型型放放大大电电路路的的放放大大管管和和有有源源负负载载管管均均采采用用增增强强型型MOS管组成。管组成。电压增益为：电压增益为：AUE=-gm1(rds1/RL1)如放大管和负载管的如放大管和负载管的ID和和K一致，放大增益可表示为：一致，放大增益可表示为：电压增益小，约为电压增益小，约为510倍。倍。小小 结结2.ED型型放放大大电电路路的的放放大大管管采采用用增增强强型型和和负负载载管管均均采采用用耗耗尽型尽型MOS管组成。管组成。电压增益为：电压增益为：AUD=-gm1(rds1/RL2)AUDAUE/2 2=gm2/gmb2，通常为通常为0.1左右。左右。ED型的电压增益比型的电压增益比E/E型大型大10倍到几十倍。倍到几十倍。3.CMOS有有源源负负载载放放大大电电路路是是采采用用极极性性不不同同（N沟沟或或P沟沟道道）的放大管和负载管组成。的放大管和负载管组成。电压增益为：电压增益为：AU=-gm/(gds1+gds2)其电压增益比其电压增益比AUD和和AUE大，一般在几百倍。大，一般在几百倍。小小 结结4.CMOS互互补补放放大大电电路路是是采采用用极极性性不不同同的的两两只只MOS管管组组成成，而且互为放大管和负载管，使输出电流增加。而且互为放大管和负载管，使输出电流增加。电压增益为：电压增益为：AU =-2gm/(gds1+gds2)其电压增益是其电压增益是CMOS放大电路的放大电路的2倍，在四种倍，在四种MOS放大电路，放大电路，电压增益最大。电压增益最大。重点难点重点难点重点重点：常用常用MOSMOS放大单元电路（放大单元电路（E/EE/E、E/DE/D、CMOSCMOS、CMOSCMOS互补）的构成、特点及分析方法。互补）的构成、特点及分析方法。难点难点：MOSMOS放大单元电路的分析方法。放大单元电路的分析方法。