清华机械工程专业电子版-复试一11-chap

1电子工程系二、

电流源T1T2T3I0IRRO

gm1rds1rds3大！T1上串接T4，使VDS1=VDS2，消除沟道长度调制效应！条件：gm2

>>gds2,gm1rds1

>>

1,gm1

=

gm2

=

gm3G3D3S3G1,

G2D2S1,S2Vgs3Vgs1Vds1Vds2Vds3gm1Vgs1gm3Vgs3

gmb3Vbs3rds2rds1rds31/gm2VD14.3

MOS管有源电阻和电流源电子工程系三、串接电流源（共源共栅）4.3

MOS管有源电阻和电流源M1M2IREFIO共源共栅电流源M4M3VOA

gmb4

)rds2

rds4

gm4rds

2rds

4

1

(gm4Ro

rds2IREF

IOM5

M6AM3

M4M1

M2三层共源共栅电Ro

gm4rds2rds4rds62电子工程系T2T1v1v0VDD4.4

有源负载放大电路一、NMOS管有源负载gm1Vgs1Vds+-+-iV

=Vgs1rrds1Ro=

rds1//rmb2

m2m1

ds1

ds2m1

LV1

1

g

g//

r

//

//

r

gR'A

ggm

2 mb

2//g1

1r

rds

2

//m

2Lg1mb

2//g1R'

rds1

//

r

rds1

//

rds

2

//第4章MOS模拟集成电路的基本单元电路3电子工程系二、CMOS有源负载VBS=0

无背栅(衬底调制)效应gm1Vgs1+Vds-+-Vi

=Vgs1rds2rds11.小信号特性4.4集成MOS单级放大电路电流源作负载的共源放大电路vIVDDvOM1M2IREFID1M3AV

=

-

gm(rds1rds2)Ro=

rds1rds245电子工程系2.直流传输特性曲线A0vDS1DVGSQ1iD1NVGSQ2-vDS2iD2BVCCVSDQ2VDSQ1QvOAVDD0vI13D4VGS(th)1＠区：I

VGS(th)1，T1截止，T2导通，iD1

=iD2

=0，AA点叫区：VGS(th)1

I

VI1

，T1导通，T2导通，iD1

=iD2

0(小)，AB点＠区：VI1I

VI2，T1及T2导通(饱和区)，BD＠区：I

VI2，T1导通(可变电阻区)，T2导通，DNV

VI1

I2AB24.4集成MOS单级放大电路电流源作负载的共源放大电路vIVDDvOM1M2IREFID1M3电子工程系三、共源-共栅放大电路（Cascode）4.4集成MOS单级放大电路vIRDVDDvOVGM1M2G1virds1gm1vgs1S1

G2共源共栅放大电路及其低频小信号等效电路D1gm2vgs

2rds2S2voD2RDgmb

2vbs

2OR'ROD

m

2

mb2

ds1

ds

2ds

2r

R

(

g

g

)r

rgm1

(

gm

2

gmb

2

)rds1rds

2

RDvA

Av0

gm1

gm

2rds1rds2当RD

➔∝时，6电子工程系4.4集成MOS单级放大电路vIRDvOVGM1M2G1virds1gm1vgs1S1

G2D1gm2vgs

2rds2S2voRDgmb

2vbs

2OR'RODm

2mb2

ds1

ds

2ds

2r

R

(

g

g

)r

rgm1

(

gm

2

gmb

2

)rds1rds

2

RDvA

R

R'

//

Ro

oDmb2

ds1

ds2mb

2

ds1

ds2m

2o

ds1R')r

r

（g

＋g

)r

r

r

rds2m2

(

g

g三、共源-共栅放大电路（Cascode）D2VDDvm1

Lm1

oR'A

g

g

R7电子工程系4.4集成MOS单级放大电路v

m1

LR'A

g

g R'

//

rm1

o

o3mb

2

ds1

ds2m

2mb

2

ds1

ds2m

2R'

(

g

g

)r

r

（g

＋g

)r

ro

r

rds1

ds2有源负载电路的改进VDDV0VGT1T2T3T4

gm1ro3

gm1[rds3

//(1

/

gmb3

)]三、共源-共栅放大电路（Cascode）Ro

rds3

//(1

/

gmb3

)8电子工程系三、共源-共栅放大电路（Cascode）有源负载4.4集成MOS单级放大电路M5M6M2M1IREFM4M3vOvIVDDVB有源负载共源共栅放大电路9电子工程系四、频率特性4.4集成MOS单级放大电路共源放大电路：定理，fp1、fp2共漏、共栅放大电路：频率特性相对较好1011电子工程系2GS

thGS

1D

1i

W

v

V

k

p4.4集成MOS单级放大电路vIDiODISS-ISSO2GS

th

GS

22

L

k

pD

22

L

W

v

Vi限幅区分界点

vI

1vIDiD1

iD

2

ISS

vI

2

vGS1

vGS

2

IDp

kpW

vIDD

2D1ODIDpD

2IDp

kpW

vIDD1k

W4

LISS2Li

i

ik

W4

LISS4

L22

ISSik

W4

LISS

v2

v2

v24

L

kpW

vID

ISSikpW2LISS2LI

SSkpW线性输入范围大RDvI1VDDRDvI2T1T2RSSISSvO1

vO24.5

MOS差分放大电路1.

直流传输特性电子工程系4.5

MOS差分放大电路（续）差模：单边等效电路m

1

LVDR'A

gm1

ds1Dr

//

R

gRDvI1VDDRDvI2T1T2RSSISSvO1

vO2差分放大电路vi1VDDvoT1第4章MOS模拟集成电路的基本单元电路2.

小信号特性12电子工程系共模：单边等效电路4.5

MOS差分放大电路RDvI1VDDRDvI2T1T2RSSISSvO1

vO2差分放大电路m1

ssgm1

RDm1gm1

RDvc

2vc11

2g

R

1

g

RA

A

m

SSCMRAK

g

R

Avd1vc14.5

MOS差分放大电路（续）vi1VDDRDvOT1R13电子工程系3.

有源负载T3vi1voVDDT4vi2T1T2T5VG-VSSISS

VbsVgs

1

vi1

G

gmb1Vbs-+Vbs1+viVgs1g

Vm1

gs1RDR-

SDBRVV

bs1m

1

gs1gmb1Vbs1

gVm3DgRR

2rds5

1

1 m

1gm

1

RD1

(

1

)g

RVC1

gm

1

/ gm

3

g

mbgmA

4.5

MOS差分放大电路1 m

11

(

1

)g

2rds5Ov

bsRDR14电子工程系3.

有源负载

VbsVgs

1

vi1

G

gmb1Vbs-+Vbs1+viVgs1gm1Vgs1RDR-

SDBRVV

bs1m

1

gs1gmb1Vbs1

gVRvi1VDDDvOT1R1m3DgR

2rds5R

1 m

1gm

1

RDVC

11

(

1

)g

R

gm

1

/ gm

3

gmA

gmb4.5

MOS差分放大电路1 m

11

(

1

)g

2rds5Ov

bsRDR15电子工程系共模抑制比T3vi1voVDDT4vi2T1T2VG

T5-VSSISS1

m1

ds5VC

1g

/

g1

(1

)g

2r

m1

m

3

A))

/(ds51

m1gm1

/

gm

31

(1

)g

2rVC

1

m

3A

2g

AVD1

(

gm1CMRKm

3gm1AVD

gAVD1

2gm

3gm1

2rds5

]21

m1

1

[1

(1

)g4.5

MOS差分放大电路16电子工程系4．单端输出形式VDDv0v11ISS-VSS

T1T2T3T4

iOD

C1v12忽略时id

1

gm

1vi

1id

2

gm

2vi

2

gm

1vi

1m1

i

1

i

2iod

g

v

v

id

1

id

2

2id

1

2

gm

1vi

1m

1

ds

4

ds

2VDds

2ds

4LvAR'idRO

rds4

//

rds2

g

r //

r

vO

r //

rMOS差放特点Rid