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文档简介

WordMOS管中的密勒效应详解前面我们详细的介绍了共射放大电路的设计步骤,对于低频(信号),可以不考虑三极管的频率特性,但是随着输入信号频率的增加,MOS管的寄生(电容)就不得不考虑。MOS管有极间电容有Cgd,Cgs,Cds。

MOS管的寄生电容

Cgs跨接在输入端与地之间,对于输入端来说与基极电阻构成了低通(滤波器),会使MOS管的高频性能下降。Cds跨接在输出端与地之间,对于输出端来说与基极电阻构成了低通滤波器,会使MOS管的高频性能下降。虽然Cgs和Cds都使MOS管的高频性能下降,却很好理解。只要知道了这两个容值,和输入输出电阻就可以计算出截止频率,那么我们的输入信号就低于这个截止频率就OK了,但是Cgd怎么理解呢?它跨接在输入和输出两端,对于输入来说等效电容是多少?对于输出来说能效电容是多少呢?

1、一个简单的例子

一个159mV的1K正弦波交流电压源跨接到C1两端,(电流)表的读数是1mA,通过I=2*(pi)*f*C*V,我们可以求出C1的容值是1uF。

电容C1还是那个电容,我们在电容的另一端加上反向的1590mV的1K正弦波交流电压源,此时,电流表的读数是11mA。如果我们还用公式I=2*pi*f*C*V来计算C1这个电容,则得到的数值是11uF。原理很简单,第一个例子电容两端电压变化幅度是159mV,第二个例子电容两端变化的幅度是159mV+1590mV,扩大了11倍。如果只从VG1那一端看过去就好像电容也扩大了11倍。同样,如果只从VG2那一端看过去就好像电容扩大了1.1倍。

2、MOS管中的密勒效应

当MOS管处于截止区时,MOS管漏极固定为VDD,对于输入输出端等效电容就是Cgd。当MOS管处于饱和区时,MOS管漏极固定为GND,对于输入输出端等效电容就是Cgd。当MOS管处于放大区时,MOS管漏极电压随着G极电压的增大而反向增大A倍,Cgd对于输入端,等效电容为(1+A)*Cgd,对于输出端,等效电容为(1+1/A)*Cgd。这个现象最早是由美国无线(电工)程师JohnMiltonMiller在1919年到1920年间,在研究真空管时发现的,后来这个现象就以它的姓氏命名,叫做MillerEffect。

3、密勒平台

由于MillerEffect,在MOS管开启的过程中,GS两端电压在上升过程中有一个平台或凹坑,这个平台就是密勒平台。建立如下(仿真)模型:

观察电压探头VF2测得的电压,1us时,VG1开始给MOS管栅极加电压,使徒开启MOS管。

第一阶段:1.4us之前,MOS管工作在截止区,电压逐渐上升,说明在给MOS管的寄生电容Cgs和Cgd充电,此时输入端的等效电容为Cgs+Cgd。第二阶段:在1.4us到1.9us之间,MOS管开始工作在放大区,此时输入端的等效电容为Cgs+(1+A)*Cgd,因为放大倍数A通常非常大,所以等效的电容也非常大,充电缓慢,出现密勒平台。第三阶段:在1.9us以后,MOS管此时处

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