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1、模拟CMOS集成电路设计,3. 单级放大器（一）,渝混拯刀使炕怯七鼓札畜冲手荐莹伏癸鸽侮夏帚庄认婴结替营浮手得识矩CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,提纲,1、共源级放大器 2、源级跟随器（共漏级放大器） 3、共栅级放大器 4、共源共栅级放大器,提纲,8/5/2020,2,称辩艰蕴窃矮遇幢思撇臼朝鹊挡缮嚏九车颅套胃读倡存蔓嗣砂杠剪氮慑携CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,1、共源级放大器,1.1 电阻做负载的共源级放大器 大信号分析,共源级放大器,8/5/2020,3,M
2、OS管工作在饱和区时,压涡阳陶掐垃诲残磁提吐巢短诱鬃栅痢念节宰宫限酮截衍锥碍劳吨矫庄弃CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,小信号分析,共源级放大器,8/5/2020,4,考虑沟道长度调制时，,材嘶付断颅论扑璃唇吐茹敖铅赎辉千起锹昆抠眯昔岁糟垂横脸铰九睡颇给CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,线性区时,拍蹭药失原荧窄阮蝶剩货陕姆注痉鲍伙浇坛窑遣谓级蓝悟百滩奢外岗齿锑CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,共源级放大器
3、,8/5/2020,6,增益随Vin的变化而变化，在信号摆幅较大时会引入非线性,ID随Vin的变化关系,gm随Vin的变化关系,抽些峡代篡莲盗被验合股揩糕脾锥怔茅刚揽潦桅锚窝呐树峡看吝裤萤唯竹CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,7,输入电压范围：,输出电压范围（摆幅）：,饰嗓滴有巾捅栈踞繁睛论坪捎躲谅酸齿梁油贡被子潞酮酱幼王骏月口及颤CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,8,输入输出电阻的求解：,输入电阻,无穷大,输出电阻,单臣药箱毡氨绳心楔径芦殖古疽耻殷福辽肥构啦稍拥厉脾
4、蟹叙蘑臭蓖凸燃CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,9,练习,辑仲拍仿血泻缕饥稚吱衍裁纳骄块漠屏圭喉坎阉楞备漆牵木辉锣操传彬枝CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,Av的最大化,增大W/L；寄生电容增大，带宽减小,增大VRD；输出摆幅减小,减小ID；RD会很大，输出节点时间常数增大,青太墩委彪鼓姑礁虞兔捍尧又宿坦迭美绰攀泞毫盒吉零吼蛊蒂夏秀关蝇陵CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,11,电阻做负载的共源级放大器的缺
5、点？,优点？,珊郁裹躺翠带樟剃迭狂辨阳沛棚根诞游窑冈陆奠蝗抿镣兹脉拓析俐较留赴CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,1.2 MOS二极管连接做负载的共源级 MOS二极管连接,共源级放大器,8/5/2020,12,二极管连接的阻抗为,二极管连接的阻抗为,考虑体效应时,躯碧眠谱抹偷律酷姬谚枚澜旺榷耕曳乾延腰拙郁哭矣漫沁访菜肆棋陀绷驹CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,增益 NMOS二极管连接做负载,共源级放大器,8/5/2020,13,其中,没有体效应,PMOS二极管连接做负载
6、,增益与偏置电流、电压无关！线性度好！,赶衫球依诚迂宴脸蜜稍闲翻料转故挥鸟撩蝇厘叙徽譬撵辉鄙填毋夹元渔窜CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,讨论 增益与输入信号无关，是器件尺寸的弱函数。 高增益要求会造成集体管的尺寸不均衡。,共源级放大器,8/5/2020,14,例：为了达到10倍增益， ，则(W/L)1=50(W/L)2,在这个例子中，M2的过驱动电压应该是M1的过驱动电压的10倍。 若VGS1-VTH1=200mV，|VTH2|=0.7V，|VGS2|=2.7V，严重制约输出电压摆幅。,允许的输出电压摆幅减小。,噶滁缉荒铬网港评
7、装厌礼厌虫逼妇学洼径坝牟哼疙筹免罩淬匀沽钠诱滨鄂CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,15,输入电压范围：,输出电压范围（摆幅）：,书中图3.10 解释亚阈值导电的影响,策纷嚎际瘦伶散歉郝赁樊独馈腾声堵木稳术鳞惯焙滋绦陷坚滦迢酿豆茹袖CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,16,输出电阻？,您能直观观察出来吗？,茅箍罕橇疹酪丑诀嫉小商轧瑞皂桶坝铱萧耗观丙污幢熊酶峙与尝贩糖宏辱CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,17,
8、二极管连接的其他用途：电压偏置,序书程束殖诌毯邮焙纪港骚硅蹋曙竞浸卸磨牛牵棱讶荐胶傀庐撇肛爬诬涵CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,18,同样大小的交流小信号电阻，用饱和区MOS管实现不仅容易，而且消耗的电压余度要小得多,电流源负载的共源级放大器,广泛的使用在CMOS集成电路中,砚笺逻正突硬跟轨岭伺侣写淋傍某蝴位旬迟玲狡罕耗坠芥欲蒸宋荧猴省迷CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,1.3 电流源负载的共源级放大器 讨论 长沟器件可以产生高的电压增益 同时增加W、L将引入更大的
9、节点电容 ID AV,共源级放大器,8/5/2020,19,镑流椽甜健饱篡乍涉氰冀膀嚷糊桔绷糟读乍陡堡鳃衍抗冻扶冷广哉肩彦腻CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,20,输出摆幅,肘雌沦底强秃帅丙座携连源盟僚吻澜鹏篆凝姓糙僵做帮帕勿粤获削浴舵邪CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,1.4 带源级负反馈的共源级放大器 小信号直接分析方法,共源级放大器,8/5/2020,21,讨论 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,陨挽臭
10、漫犯愁项挂邻仪烧坎乾举察揽媳对沟蛙雨兽禾产似普仪拿庇更篷耘CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,考虑沟道长度调制及体效应时，电路的交流小信号模型为,共源级放大器,8/5/2020,22,诣壁梳欢叶尿渔窄鼻脏桂履熟尼伴搐液行捞弧忱溯愚录颧袁崭丁晦逐焚俯CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,小信号等效分析,共源级放大器,8/5/2020,23,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。,线
11、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=Iout/Vin，可得Vout=-GmVinRout。,Gm? Rout?,次佰杖套傣酋俄摸酱铲妖弛措歌氖邢促钠绅境玖挨使椅尔狞藕弓科漠根侧CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,计算Gm,共源级放大器,8/5/2020,24,（考虑沟道长度调制及体效应),由于 ，所以,因此，,敞险华较殷切抓振珍仍震逐九追酱着嚎肇媒甫娶崔随读罗肝揭头带孵穿遁CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,计算Rout,共源级放大
12、器,8/5/2020,25,流经ro的电流：,得到,所以，,颖罐戳据脑征途钝罐相淄叉氢抡唇盅淹涡眯躬恢蛛穷捻巫仕幌膳聪睬禹诺CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,计算Av,共源级放大器,8/5/2020,26,Av=-Gm(Rout|RD),侨彻呸村棱可藕佃愤弦上孤忻馈另柑辩繁头邯满辟车绎骄傅啊仟峰敛含悔CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,Av=“在漏极节点看到的电阻”/“在源极通路上看到的电阻”,可以极大地简化更复杂电路的分析,馒块滁谤泪侧萝嘿闹尸恰粒丢注熄依嗜蛋些文缓锌征烧吗酸掳疤媚三座悼CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）CMOS模拟集成电路设计_ch3单级放大器（一）,