模电电子线路线性部分第五版课件.pptx

1、第第 4 章放大器基础章放大器基础概述概述4.1偏置电路和耦合方式偏置电路和耦合方式4.2放大器的性能指标放大器的性能指标4.3基本组态放大器基本组态放大器4.4差分放大器差分放大器4.5电流源电路及其应用电流源电路及其应用4.6集成运算放大器集成运算放大器4.7放大器的频率响应放大器的频率响应概概 述述在广播、通信、自动控制、电子测量等在广播、通信、自动控制、电子测量等各种电子设备中，放大器是必不可少的组成各种电子设备中，放大器是必不可少的组成部分。部分。放大器是应用最广泛的一类电子线路。它放大器是应用最广泛的一类电子线路。它的主要功能是的主要功能是将输入信号进行不失真的放大。将输入信号进行

2、不失真的放大。第第 4 章放大器基础章放大器基础 按信号强弱分：按信号强弱分：小信号放大器小信号放大器 大信号放大器大信号放大器 按电路结构分：按电路结构分：直流放大器直流放大器交流放大器交流放大器( (线性放大器线性放大器) )( (非线性放大器非线性放大器) )( (多用于集成电路多用于集成电路) )( (多用于分立元件电路多用于分立元件电路) )q 放大器分类放大器分类 按信号特征分：按信号特征分：宽带宽带放大器放大器音频放大器音频放大器视频放大器视频放大器脉冲放大器脉冲放大器谐振放大器谐振放大器( (放大语音信号放大语音信号) )( (放大图像信号放大图像信号) )( (放大脉冲信号放

3、大脉冲信号) )( (放大高频载波信号放大高频载波信号) )第第 4 章放大器基础章放大器基础保证半导体器件保证半导体器件工作在放大模式工作在放大模式 q 放大器组成框图放大器组成框图耦合电路耦合电路耦合电路耦合电路输出负载输出负载输入信号输入信号直流偏置电路直流偏置电路外外 围围 电电 路路具有正向受控作用的半导具有正向受控作用的半导体器件是整个电路的核心体器件是整个电路的核心将放大器输出将放大器输出端与输出负载端与输出负载进行连接。进行连接。将输入信号源将输入信号源与放大器输入与放大器输入端进行连接。端进行连接。第第 4 章放大器基础章放大器基础4.1偏置电路和耦合方式偏置电路和耦合方式4

4、.1.1偏置电路偏置电路设置静态工作点的电路称放大器的偏置电路。设置静态工作点的电路称放大器的偏置电路。q 对偏置电路的要求对偏置电路的要求 提供合适的提供合适的 Q 点，保证器件工作在放大模式。点，保证器件工作在放大模式。例如：偏置电路须保证三极管例如：偏置电路须保证三极管 E 结正偏、结正偏、C 结反偏。结反偏。 当环境温度等因素变化时，能稳定电路的当环境温度等因素变化时，能稳定电路的 Q 点。点。例如：温度升高，三极管参数例如：温度升高，三极管参数 、ICBO 、VBE(on) ，而这些参数的变化将直接引起而这些参数的变化将直接引起 Q 点发生变化。点发生变化。当当 Q 点过高或过低时，

5、输出波形有可能产生饱和点过高或过低时，输出波形有可能产生饱和或截止失真。或截止失真。第第 4 章放大器基础章放大器基础QiC tICQ tvCEOVCEQibQ 点在中点，动态范围最大，输出波形不易失真。点在中点，动态范围最大，输出波形不易失真。Q 点波动对输出波形的影响：点波动对输出波形的影响：Q 点升高，不失真动态范围减小，输出易饱和失真。点升高，不失真动态范围减小，输出易饱和失真。Q 点降低，不失真动态范围减小，输出易截止失真。点降低，不失真动态范围减小，输出易截止失真。QibibiCvCEOQ第第 4 章放大器基础章放大器基础Oq 三极管三极管偏置电路偏置电路( (1) )固定偏流电路

6、固定偏流电路VCCRCRBIBIC Q 点估算：点估算：BBE(on)CCBQRVVI BQCBOBQCQ)1(IIII CCQCCCEQRIVV 电路优点：电路优点： Q 点设置方便，计算简单。点设置方便，计算简单。 电路缺点：电路缺点： 不具有稳定不具有稳定 Q 点的功能。点的功能。T 时时 、ICBO 、VBE(on) ICQ Q 点升高点升高第第 4 章放大器基础章放大器基础( (2) )分压偏置电路分压偏置电路 Q 点估算：点估算：B2B1CCB2BQRRVRV EBE(on)BQEQCQRVVII )(ECCQCCCEQRRIVV 电路优点：电路优点：T ICQ VCCRCRB1I

7、BQI1RB2RECE( (固定固定) ) /CQBQII 具有稳定具有稳定 Q 点的功能。点的功能。 VEQ ( ( = ICQRE) ) VBEQ ( (= VBQ VEQ) )IBQ ICQ 假设假设 I1 IBQ则则第第 4 章放大器基础章放大器基础 存在问题：存在问题：工程上，常选用：工程上，常选用：VCCRCRB1IBQI1RB2RECERE 越大越大 VBEQ 越大越大 Q 点越稳定点越稳定VCEQ 越小越小 输出动态范围越小输出动态范围越小VEQ = 0.2VCC或或VEQ = 1 3 VRB1、RB2 过大过大 不满足不满足 I1 IBQ工程工程上，常选用上，常选用：I1 =

8、 (5 10)IBQ则则 VBQ 不稳定不稳定RB1、RB2 过小过小 放大器放大器 Ri 减小减小第第 4 章放大器基础章放大器基础q 场效应管场效应管偏置电路偏置电路( (1) )分压偏置电路分压偏置电路 Q 点估算：点估算： 电路特点：电路特点：分压偏置电路不仅适用于三极管，同时适用于各种分压偏置电路不仅适用于三极管，同时适用于各种类型的场效应管。类型的场效应管。 VDDTSRG1RG2RDRSGIDSDQG2G1DDG2GSQRIRRVRV 2GS(th)GSQOXDQ)(2VVlWCI )(SDDQDDDSQRRIVV 第第 4 章放大器基础章放大器基础( (2) )自偏置电路自偏置

9、电路 Q 点估算：点估算： 电路特点：电路特点：故自偏置电路只故自偏置电路只适合于耗尽型场效应管。适合于耗尽型场效应管。VDDSRGRDRSGIDSDQGSQ0RIV )(SDDQDDDSQRRIVV 2GS(off)GSQDSSDQ1 VVII由于由于 VDS 与与 VGS 极性始终相反，极性始终相反， 例如，例如，JFET、DMOS 管。管。第第 4 章放大器基础章放大器基础( (3) )零偏置电路零偏置电路 Q 点估算：点估算： 电路特点：电路特点：由于由于 VGS = 0，故零偏置电路只适合耗尽型，故零偏置电路只适合耗尽型 MOS 管。管。0GSQ V)(SDDQDDDSQRRIVV

10、VDDSRGRDGID2GS(th)GSQOXDQ)(2VVlWCI 由于由于 RS = 0，故该电路不具有稳定，故该电路不具有稳定 Q 点的功能。点的功能。第第 4 章放大器基础章放大器基础4.1.2耦合方式耦合方式 放大器与信号源、放大器与负载以及放大器级与级放大器与信号源、放大器与负载以及放大器级与级之间的连接方式称为耦合方式。之间的连接方式称为耦合方式。 交流信号正常传输。交流信号正常传输。为保证交流信号正常传输、不失真放大，耦合方式为保证交流信号正常传输、不失真放大，耦合方式必须保证：必须保证： 尽量减小有用信号在传输过程中的损失。尽量减小有用信号在传输过程中的损失。实际电路常采用两

11、种耦合方式：实际电路常采用两种耦合方式： 集成电路中广泛采用的一种耦合方式集成电路中广泛采用的一种耦合方式直接耦合。直接耦合。 具有隔直流作用的耦合方式具有隔直流作用的耦合方式电容耦合、变压器耦合。电容耦合、变压器耦合。第第 4 章放大器基础章放大器基础 电容耦合电容耦合VCCR3R1R2R4RSvS+- - -+CBviT1+R7R5R6R8CCT2+ 直流工作时：直流工作时： 由于由于 CB、CC 具有隔直流作用，具有隔直流作用，因 此 信 号 源因 此 信 号 源不影响放大器不影响放大器 Q 点正常设置，且各级点正常设置，且各级 Q 点相互独立。点相互独立。 交流工作时：交流工作时：由于

12、由于 CB 较大，在信号频率上近似看作短路。较大，在信号频率上近似看作短路。因此，因此，CB 的接入不会影响信号的正常传输。的接入不会影响信号的正常传输。 电路缺点：电路缺点： 体积大，不易集成。体积大，不易集成。 第第 4 章放大器基础章放大器基础 直接耦合直接耦合各级之间不经过任何元件直接相连。各级之间不经过任何元件直接相连。直接耦合方式：直接耦合方式：电路优点：电路优点：频率特性好，便于集成。频率特性好，便于集成。 存在问题：存在问题：级间直流电平配置问题。级间直流电平配置问题。零点漂移问题。零点漂移问题。第第 4 章放大器基础章放大器基础VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3

13、RCnREnTnq 级间直流电平配置级间直流电平配置问题一问题一 结果：结果：T1 管管 Q 点靠近饱和区，输出易出现失真。点靠近饱和区，输出易出现失真。 由图由图E2CQ2BE(on)2CEQ1RIVV 若若 RE2 = 0，。则则V 7 . 0 BE(on)2CEQ1 VV后级接入后级接入 RE，扩大前级动态范围。，扩大前级动态范围。 解决方法：解决方法：第第 4 章放大器基础章放大器基础VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTnq 级间直流电平配置级间直流电平配置问题二问题二工作在放大模式时：工作在放大模式时：加电平位移电路加电平位移电路解决方法：解决方法：BQ1B

14、Q2BQ3CQ3VVVV )(E3C3CQ3CCCEQ3RRIVV 由图由图E3CQ3BE(on)3BQ3RIVV 越往后级越往后级 VBQ3 ICQ3 VCEQ3 输出动态范围输出动态范围 第第 4 章放大器基础章放大器基础VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn采用采用 PNP 管的电平位移电路：管的电平位移电路：利用利用 NPN 管与管与 PNP 管电位极性相反的特点，将直流管电位极性相反的特点，将直流电平下移，扩大后级的输出动态范围。电平下移，扩大后级的输出动态范围。VCCRC2RET2RC1T1RB+- - -+VBQ1VCQ2+- -VCQ1VCQ1 VBQ

15、1放大模式放大模式 NPN 管管放大模式放大模式 PNP 管管VCQ2 fH 的区域。的区域。频率增大，增益减小并产生附加相移。频率增大，增益减小并产生附加相移。特点：特点：原因：原因：极间电容容抗极间电容容抗 分流分流 不能视为开路。不能视为开路。即极间电容开路、耦合旁路电容短路。即极间电容开路、耦合旁路电容短路。低频段：低频段： f rb e第第 4 章放大器基础章放大器基础 Loo RRRAi则则短路电流增益短路电流增益 0nLRiiAA 共发电路电压增益共发电路电压增益rb egmvb eRCRBvs+ - -RL+ - -voRS+ - -virce开路电压增益开路电压增益iovvA

16、v ebLoebm)/( vRRvgLmRg isiLmisiRRRRgARRRAvvs 源电压增益源电压增益omtLRgAARvv LCLCceL/ RRRRrR 其中其中第第 4 章放大器基础章放大器基础1) )既有电压放大作用、又有电流放大作用。既有电压放大作用、又有电流放大作用。 2) )输出电压与输入电压反相。输出电压与输入电压反相。 共发电路提供的最大电压增益共发电路提供的最大电压增益)/( CcemomtRrgRgAv 已知已知若采用有源负载作为若采用有源负载作为 RC，可使，可使 RC rce 因此因此 cemtmaxrgAv TACQATCQVVIVVI 由于厄尔利电压由于厄

17、尔利电压 |VA|VT ，因此共发电路提供的，因此共发电路提供的 Av 很很大，且其值与静态电流大，且其值与静态电流 ICQ 无关。无关。 共发电路特点共发电路特点第第 4 章放大器基础章放大器基础q 共基电路性能分析共基电路性能分析iiiivR 画微变等效电路画微变等效电路( (忽略忽略 rce 影响影响) ) 共基电路输入电阻共基电路输入电阻vs+ - -RL+ - -voRERSRCrb egmveb iiio+ - -vib ecii bemebbebe vgrvv 11ebebmebrrgr因此因此iEii/RRRR ( (小小) )Ri 第第 4 章放大器基础章放大器基础vs+ -

18、 -RL+ - -voRERSRCvi+ - -，令令 0 s v，则则 0 ebm vg 共基电路输出电阻共基电路输出电阻Co RR 因此因此 共基电路电流增益共基电路电流增益ioiiAi iiibembemoiiivgvgi iEEimLCCRRRRgRRR vs+ - -RL+ - -voRERSRCrb egmveb iiio+ - -vib ecii Ri ，由由于于 EiRR LCC RRRAi因此因此 0nLRiiAA短路电流增益短路电流增益第第 4 章放大器基础章放大器基础 共基电路电压增益共基电路电压增益vs+ - -RL+ - -voRERSRCrb egmveb + -

19、-vib eciovvAv beLCbem)/( vRRvgLmRg 共基电路特点共基电路特点1) )有电压放大作用、但无电流放大作用。有电压放大作用、但无电流放大作用。 2) )输出电压与输入电压同相。输出电压与输入电压同相。 3) )输入电阻低、输出电阻高。输入电阻低、输出电阻高。 第第 4 章放大器基础章放大器基础 考虑考虑 rce 时共基电路输出电阻时共基电路输出电阻令令 vs = 0、RL 开路，画出求开路，画出求 Ro 的等效电路。的等效电路。vs+ - -RL+ - -voRERSRCrb egmveb + - -vib ecrcebecebem)( vrvgiv)/(ebESb

20、e rRRiv则则ceebSSo)1(rrRRivR 得得因此因此oCo/ RRR + - -vRERSRCrb egmvb eb erceii Ro RS = RS/RE第第 4 章放大器基础章放大器基础q 共集电路性能分析共集电路性能分析biiivR 画微变等效电路画微变等效电路 共集电路输入电阻共集电路输入电阻( (忽略忽略 rce) )bLEbebb)/()1(iRRiri 因此因此Bii/ RRR ( (大大) )/)(1(LEebRRr 第第 4 章放大器基础章放大器基础RERB1vs+ - -RL+ - -voRB2RS+ - -virb e ibiiioRERBvs+ - -R

21、L+ voRS+ - -virceib- -Ri 共集电路输出电阻共集电路输出电阻令令 vs = 0、RL 开路，画出求开路，画出求 Ro 的等效电路。的等效电路。rb e ibi RERB+ vRSrce- -iibRo RS = RS/RB)(SebbRriiv )/(SebbRrvi 则则 1ebSorRivR得得因此因此oEceoo/RRrRR ( (小小) )第第 4 章放大器基础章放大器基础rb e ibioRERBvs+ - -RL+ voRS+ - -virce- - 共集电路电流增益共集电路电流增益( (忽略忽略 rce) )ioiiAi ibboiiiiiBBLEE)1(R

22、RRRRR Bi RR 若若)1(0nL RiiAA短路电流增益短路电流增益 共集电路电压增益共集电路电压增益( (忽略忽略 rce) )iovvAv ibLEb)/()1(RiRRi LebL)1()1(RrR 1其中其中LEL/ RRR 第第 4 章放大器基础章放大器基础rb e ibiiioRERBvs+ - -RL+ voRS+ - -virceib- -三种组态电路性能比较三种组态电路性能比较ebB/ rR 1/ebErR)1 (/LebBRrR 小小大大CR 1/SebERrR小小 1 )1( 大大大大小小ebL rR ebL rR 大大大大LebL)1()1(RrR 1)1/(c

23、eebSSCrrRRR 大大中中中中共发共发共基共基共集共集RiRoAvAin第第 4 章放大器基础章放大器基础RCvs+ - -RL+ - -voRBRS+ - -vivs+ - -RL+ - -voRERSRCvi+ - -REvs+ - -RL+ - -voRBRS+ - -vi三种组态电路的应用三种组态电路的应用 共发放大器共发放大器 广泛应用于多级放大器提供增益的增益级中。广泛应用于多级放大器提供增益的增益级中。 共基放大器共基放大器 由于频率特性好，故常与共发电路配合，组成宽带放由于频率特性好，故常与共发电路配合，组成宽带放大器。大器。 共集放大器共集放大器 利用利用 Ri 高的特

24、点，常作多级放大器输入级；高的特点，常作多级放大器输入级；利用利用 Ro 低的特点，常作多级放大器输出级，提高带低的特点，常作多级放大器输出级，提高带负载能力。负载能力。利用利用 Ri 高、高、 Ro 低的特点，常作缓冲级低的特点，常作缓冲级( (隔离级隔离级) )，以以提高前级电路的增益。提高前级电路的增益。第第 4 章放大器基础章放大器基础 共发共发- -共基组合放大器共基组合放大器4.3.3改进型放大器改进型放大器三种基本组态放大器的性能特点各不相同，若将它三种基本组态放大器的性能特点各不相同，若将它们适当组合，可使放大器的性能更接近理想化。们适当组合，可使放大器的性能更接近理想化。 q

25、 组合放大器组合放大器e1bi1i rRR)1(e2bce1ce1ce2o2o rrrrRR iA21vvvAAA e2bL2e1b2e2b11 rRrr e1bL1 rR 第第 4 章放大器基础章放大器基础vs+ - -RL+ - -voRS+ - -viioiiT1T2 共集共集- -共发组合放大器共发组合放大器利用共发电路增益高、共基电路利用共发电路增益高、共基电路 Ri 低、低、Ro 高的特高的特性，使共发性，使共发-共基组合电路更接近理想的电流放大器。共基组合电路更接近理想的电流放大器。e2b1e1bi1i)1( rrRR ce2o2orRR 21vvvAAA e2bL2 rR 2v

26、A 利用共发电路增益高、共集电路利用共发电路增益高、共集电路 Ri 高、高、Ro 低的特低的特性，使共集性，使共集-共发组合电路更接近理想的电压放大器。共发组合电路更接近理想的电压放大器。2)1( iA第第 4 章放大器基础章放大器基础vs+ - -RL+ - -voRS+ - -viioiiT1T2 共集共集- -共基组合放大器共基组合放大器i21e1bi1i)1(RrRR 21vvvAAA e2bL2i21e1bi21)1()1( rRRrR )1(iA2e2bi21 rR由于由于则则ebi2 rR( (假设两管参数相同假设两管参数相同) )1(e2bSSce2o2o rRRrRR 其中其

27、中1e1bSo1S1 rRRRebL21 rR ( (假设两管参数相同假设两管参数相同) )第第 4 章放大器基础章放大器基础vs+ - -RL+ - -voRS+ - -viioiiT1T2q 接接 RE 的共发放大器的共发放大器 )1(/EebBiRrRR )1(/SebEEceCoRrRRrRR EebL)1(RrR 其中其中BSS/ RRR iovvAv EebLCb)1()/(RrRRi 第第 4 章放大器基础章放大器基础rb e ibiiioRCRBvs+ - -RL+ - -voRS+ - -virceibRE( (微变等效电路微变等效电路) )RCRBvs+ - -RL+ -

28、-voRS+ - -viRE( (交流通路交流通路) )共发电路射极接电阻共发电路射极接电阻 RE 后：后： 由于由于RE的负反馈作用，使的负反馈作用，使 Ri 增大、增大、Ro 增大，放大器增大，放大器 更接近理想的互导放大器。更接近理想的互导放大器。 由于由于 RE 的负反馈作用，不仅增益稳定性提高，而且的负反馈作用，不仅增益稳定性提高，而且 且还便于集成化。且还便于集成化。，因为因为 )1( ebE rR ELEebL)1( RRRrRAv 所以所以。 ECtRRAv 当当 RE 时，时，此时，此时，Avt 近似等于两电近似等于两电阻的比值，与三极管参数阻的比值，与三极管参数 无关。无关

29、。 存在问题：存在问题：交流工作时：交流工作时： RC Av 但集成困难；但集成困难；直流工作时：直流工作时： RC VCEQ 易饱和失真。易饱和失真。第第 4 章放大器基础章放大器基础q 采用有源负载的共发放大器采用有源负载的共发放大器 e1bLo21)/( rRRAv 解决方法：用恒流源解决方法：用恒流源( (有源负载有源负载) )取代电阻取代电阻 RC 。恒流源特点：直流电阻小，交流电阻大。恒流源特点：直流电阻小，交流电阻大。RLvoviVCCR1R2RET1T2RLvoviVCCT1ICQ)/1(21e2bEE2ce2o2RRrRRrR 其中其中等效为等效为第第 4 章放大器基础章放大

30、器基础q 共源放大器共源放大器4.3.4共源、共栅和共漏放大器的性能共源、共栅和共漏放大器的性能GiRR dsDo/rRR 场效应管电路性能特点、分析方法与三极管放大器场效应管电路性能特点、分析方法与三极管放大器相似。不同之处仅在于，相似。不同之处仅在于，FET 或场效晶体管的或场效晶体管的 ig = 0。gsLogsmio)/(vRRvgvvAv )/(LomRRg gmvgxRDRGvs+ - -RL+ - -voRS+ - -virdsgsRi iRo o第第 4 章放大器基础章放大器基础RDRGvs+ - -RL+ - -voRS+ - -viq 接接 R S 的共源放大器的共源放大器

31、SgsmgsLDgsmio)/(RvgvRRvgvvAv SmLm1RgRg GiRR 不变不变dsSmSo)1(rRgRR 经推导经推导Doo/ RRR 则则增大增大减小减小第第 4 章放大器基础章放大器基础RDRGvs+ - -RL+ - -voRS+ - -viR SgmvgsRDRGvs+ - -RL+ - -voRS+ - -virdsgsRi iRo oR SR oq 共栅放大器共栅放大器iiiivR 1mgsmgsgvgv vs+ - -RL+ - -voR SRSRDgmvgsiiio+ - -vigsRi i i因为因为， 1/mSigRR 所以所以gsLDgsmio)/(v

32、RRvgvvAv )/(LDmRRg DoRR 而而第第 4 章放大器基础章放大器基础vs+ - -RL+ - -voR SRSRDvi+ - -q 共漏放大器共漏放大器GiRR mSO1/gRR )/()/(LSgsmgsLSgsmRRvgvRRvgvvAiov 经推导经推导)/(1)/(LSmLSmRRgRRg 第第 4 章放大器基础章放大器基础RGvs+ - -RL+ - -voRS+ - -viR SgR SRGvs+ - -RL+ voRS+ - -virds- -gmvgssFET 三种组态电路性能比较三种组态电路性能比较GRmS1/gR GR小小大大DR小小大大大大 1DR大大大

33、大大大mS1/gR SmLm1RgRg LmRg )/(1)/(LSmLSmRRgRRg 共源共源共栅共栅共漏共漏RiRoAv第第 4 章放大器基础章放大器基础RDRGvs+ - -RL+ - -voRS+ - -viR Svs+ - -RL+ - -voR SRSRDvi+ - -RGvs+ - -RL+ - -voRS+ - -viR S4.3.5集成集成 MOS 放大器放大器集成集成 MOS 放大器与分立放大器与分立 MOS 放大器电路结构相放大器电路结构相同，只是为了提高集成度，集成同，只是为了提高集成度，集成 MOS 放大器中的负载放大器中的负载电阻采用了以不同方法实现的有源电阻。电

34、阻采用了以不同方法实现的有源电阻。 集成集成 MOS 放大器类型：放大器类型：NMOS 放大器放大器CMOS 放大器放大器放大管放大管 NEMOS负载管负载管 NEMOS放大管放大管 NEMOS负载管负载管 NDMOSE/EMOS 放大器放大器E/DMOS 放大器放大器放大管、负载管均为放大管、负载管均为 E 型型但沟道互补但沟道互补第第 4 章放大器基础章放大器基础q E/EMOS 放大器放大器VDD+ - -vo+ viT2T1- -要求两管工作在饱和区，要求两管工作在饱和区，1GS(th)ioVvv GS(th)2GS2oDDDS2vvvVv 由于由于 gm2vgs2 = - -gm2v

35、o ，则受控源则受控源 gm2vgs2 等效为电阻：等效为电阻：1/gm2因因 gmu2vus2 = - -gmu2vo ，则受控源则受控源 gmu2vus2 等效为电阻：等效为电阻：1/gmu21GS(th)iVv 即，即，第第 4 章放大器基础章放大器基础交流通路交流通路+ - -vo+ viT2T1- -g2s2g1s1gm1vgs1+ - -vo+ - -virds1g1s1rds2gm2vgs2gmu2vus2微变等效电路微变等效电路iovvAv )1(m2mu2m2m1gggg mu2m2ds2ds1m111ggrrg )1(2m2m1 gg电压增益：电压增益：其中其中 2 = 0

36、.1 0.3由于由于 MOS 管跨导管跨导DQOXnm2IlWCg 所以所以22111)/()/( lWlWAv( (小于小于 10 倍倍) )第第 4 章放大器基础章放大器基础gm1vgs1+ - -vo+ - -virds1g1s1rds2gm21gmu21简化等效电路简化等效电路q E/DMOS 放大器放大器要求两管工作在饱和区：要求两管工作在饱和区：1GS(th)ioVvv GS(th)2oDDDS20vvVv 由于由于 vgs2= 0 ，因此受控源因此受控源 gm2vgs2 开路。开路。因因 gmu2vus2= - -gmu2vo ，则受控源则受控源 gmu2vus2 等效为电阻：等

37、效为电阻：1/gmu21GS(th)iVv ，即即VDD+ - -vo+ viT2T1- -VDD简化等效电路简化等效电路iovvAv mu2m1gg mu2ds2ds1m111grrg m22m1gg ( (几十倍几十倍) )第第 4 章放大器基础章放大器基础vogm1vgs1+ - -+ - -virds1g1s1rds2gmu21q CMOS 放大器放大器结构特点：结构特点：两增强型两增强型 MOS 管沟道互补，衬底彼此电隔离。管沟道互补，衬底彼此电隔离。若若 NMOS 管管 S 极接最低电位极接最低电位若若 PMOS 管管 S 极接最高电位极接最高电位则则 S 极可与极可与 U 极直接

38、相连极直接相连因此，因此，CMOS 放大器不存在衬底效应。放大器不存在衬底效应。NPP+P+N+N+第第 4 章放大器基础章放大器基础 CMOS 共源共源放大器放大器要求两管工作在饱和区：要求两管工作在饱和区：1GS(th)ioVvv GS(th)2GS2DDoDS2vvVvv ，即即 1GS(th)iVv iovvAv )/(ds2ds1m1rrg VDD+ - -vo+ viT2T1- -VGGGS(th)2DDGGGS2vVVv 由由 vgs2 = vus1 = vus2 = 0 ，画出简化等效电路。，画出简化等效电路。则则DQ11ds1Ir 1DQ22dsIr DQ11OXn1m2Il

39、WCg 由于由于，因此，因此11OXn21DQ211lWCIAv ( (500 2 000倍倍) )第第 4 章放大器基础章放大器基础vogm1vgs1+ - -+ - -virds1g1s1rds2 分析电路性能时，必须考虑分析电路性能时，必须考虑负载管衬底效应的影响负载管衬底效应的影响( (用背栅跨导表示用背栅跨导表示) )。 分析集成分析集成 MOS 放大器时，需注意以下问题：放大器时，需注意以下问题： 分析过程中，压控电流源的控制电压与电流源两端分析过程中，压控电流源的控制电压与电流源两端电压相等时，压控电流源可用等效电阻置换。电压相等时，压控电流源可用等效电阻置换。 无论是无论是 CMOS 放大器还是放大器还是 NMOS 放大器，只要采用放大器，只要采用场效应管作有源电阻，则其电流流向必须与放大管场效应管作有源电阻，则其电流流向必须与放大管电流流向一致。电流流向一致。 分析得知：共源分析得知：共源 CMOS 放大器的放大器的 Av E/DMOS 的的 Av E/EMOS 的的 Av。第第 4 章放大器基础章放大器基础