共源共栅放大器

共源共栅放大器郭佛威共源共栅放大器

共源共栅放大器又称为级联放大器，是共源极和共栅极的级联。由于共源放大级把电压信号转换为电流信号，而共栅放大级的输入信号为电流信号，故可把共源与共栅放大电路级联起来构成了共源共栅放大器，如图所示。共源共栅级

大信号特性偏置条件：M1和M2均工作在饱和区即Vb

≥Vin+VGS2

-VTH1

Vout

≥Vin

-VTH1+VGS2-VTH2大信号特性Vin≤VTH1，M1，M2处于截止状态，Vout=VDD,且VX≈Vb-VTH2(忽略亚阈值导通)Vin>VTH1，开始出现电流，VOUT下降，VX下降，到一定值时M1或M2进入线性区，增益（Vout曲线的斜率）减小输入——输出特性输出摆幅M1工作在饱和区：VA=Vb-VGS2≥Vov1=Vin-Vt1Vb≥Vin+VGS2-Vt1M2工作在饱和区：Vout≥Vb-Vt2≥Vin+VGS2-Vt1-Vt2=Vov1+Vov2为了使M4工作在饱和区，Vout<VDD-|VGS4-VTH4|摆幅，Von1+Von2<Vout<VDD-|VGS4-VTH4|共源共栅级——小信号特性增益两个晶体管工作在饱和区；假设λ=0，由于输入管产生的漏电流必定流过整个共源共栅级电路，所以AV=Vout/Vin=-gm1V1RD/Vin而V1=Vin

，所以AV=-gm1RD当忽略沟道长度调制效应时，共源共栅级放大器的电压增益与共源级放大器的电压增益相同。输出阻抗电路可看成带有负反馈电阻ro1的共源级上式表明串接了M2使M1的输出阻抗为原来(gm2+gmb2)ro2倍，即输出阻抗大大增大，这是共源共栅放大器的一个最大特点，对提高放大器小信号增益、提高电路源的恒流特性十分有利电流源负载的共源共栅级比电流源负载的共源级的增益增大了倍。所以经常用共源共栅结构来提高增益增加L与采用共源共栅结构来提高增益的比较提高增益的两种方法：1、采用共源共栅增大增益2、在给定的偏置电流情况下通过增大输入晶体管的长度来增大增益假设共源级的输入管的长度变为原来的四倍而宽度保持不变过驱动电压增大为原来两倍，晶体管消耗的电压余度与共源共栅级相同L增大四倍的结果只是使gmro的值增大两倍而共源共栅结构却使得输出阻抗大约增大gmro倍过驱动电压增大为原来两倍，晶体管消耗的电压余度与共源共栅级相同L增大四倍的结果只是使gmro的值增大两倍而共源共栅结构却使得输出阻抗大约增大gmro倍过驱动电压增大为原来两倍，晶体管消耗的电压余度与共源共栅级相同共源共栅级的屏蔽特性Vout端有△Vout的电压跳变时，表现在X点的电压跳变共源共栅级的屏蔽特性由上式可知：当共源共栅的输出节点电压改变ΔV时，由于共源共栅结构具有高输出阻抗特性，因此只会引起△VX发生很小的变化，这就是所谓的共源共栅的屏蔽特性。折叠式共源共栅共源共栅级由共源级实现电压到电流的转换，然后电流信号加到共栅级的源端。因此，构成共源共栅级时共源管和共栅管类型可以不同。特点：1.Vin和Vout的电平可以是相近的；

2.增益和输出阻抗的计算跟共源共栅放大器相同，略小一些。如图，M1是输入器件，PMOSM2是共源共栅器件，NMOSI1为直流偏置电流源折叠式共源共栅放大器大信号特性假定Vin从电源电压下降①当Vin>VDD-|VTH1|，那么M1截止，电流I1全部流过M2，即，②当Vin<VDD-|VTH1|，M1开启并处于饱和区，随着Vin↓，ID1↑ID2↓，③当ID1=I1时，ID2最终变为0，这时M1进入线性区。共源共栅放大器频率特性分析节点近似法分析三个节点：A、X、Y节点A：密勒近似节点X：密勒近似↖共源共栅放大器频率特性分析共源共栅放大器频率特性分析节点Y：密勒近似在这三个极点中，其中一般不考虑，在设计电路时，选择在高频处。因此：是主极点，传输函数是单极点函数共源共栅放大器频率特性的仿真共源共栅级总结优点

1.输出阻抗高

2.增益高，常用来提高增