MOS放大电路2

场效应管与三极管混合放大电路 1 静态分析2 动态分析 MOS开关电容 SC 结构 由MOS模拟开关和MOS电容组成 功能 在时钟信号的控制下 完成电荷的存储和转移 在集成电路中 开关电容可以代替电阻 因此又称为 SC等效电阻 分类 并联型 串联型 MOS模拟集成单元电路 MOS电流源 MOS有源负载 MOS单级放大器 MOS管有源负载 有源负载 用于代替高阻值电阻的电流源 常用的有源负载 单管增强型 单管耗尽型 电流镜电路 注 在大规模电路中 衬底一般不与源极相接 因此必须考虑衬底对电路的影响 即所谓的衬调效应 衬底的跨导 管子的跨导 跨导比 处理方法 画交流等效电路时 衬底B接交流地 单管增强型有源负载 MOS管有源负载 UDD ro UO ro 由图可知 rO UO IO UO gdsUO gmUgs gmbUbs 而 Ugs Ubs UO rO 1 gds gm gmb 用D与S间的动态电阻代替大电阻 画交流通路DGB均接交流地 单管增强型有源负载 MOS管有源负载 rO 1 gm gmb 1 gm 1 适量减小gm ro增大 单管耗尽型有源负载 MOS管有源负载 UDD ro UO ro 耗尽型 Ugs 0 ID Idss 做有源负载时 G与S短接 用D与S间的动态电阻代替大电阻 画交流通路DB均接交流地G与S相接 由图可知 rO UO IO UO gdsUO gmbUbs 而 Ubs UO rO 1 gds gmb 单管耗尽型有源负载 MOS管有源负载 如gds gmb 耗尽型MOS管有源负载的电阻比增强型的要高 gmb gm 常用的电路形式 MOS单极放大器 E E型NMOS单极放大器 E D型NMOS单极放大器 CMOS单极放大器 推挽式CMOS单极放大器 MOS单极放大器 E E型NMOS单极放大器 N2 N1 UDD ro 放大管及有源负载均为增强型NMOS管E E型便由此得名 电压增益 MOS单极放大器 E E型NMOS单极放大器 通常rds1 RL2 当两管K ID相等时 其中 MOS单极放大器 E E型NMOS单极放大器 Sn1Sn2 沟长比 如忽略衬稠效应 即 2 1 1 电压增益主要有管子尺寸决定 增加沟长比及减小 增益将增高 2 由于不能无限增加沟长比 该放大器的增益低 约5 10倍 MOS单极放大器 E E型NMOS单极放大器 输入电阻 N1的栅源绝缘电阻 很高 一般可达1010 输出电阻 gds1 gds2 gm2 gmb2 MOS单极放大器 E E型NMOS单极放大器 电压增益 输入电阻 很高 一般可达1010 输出电阻 2 1时 MOS单极放大器 E D型NMOS单极放大器 N1 UDD ro 放大管为增强型NMOS管负载管为耗尽型 称D管 E D型便由此得名 电压增益 MOS单极放大器 E D型NMOS单极放大器 通常rds1 RL2 与E E型比较 通常 2 1 2 0 1 由此可见 AUD比AUE大一个数量级 约为几十倍 是主要的NMOS放大器 MOS单极放大器 E E型NMOS单极放大器 输入电阻 N1的栅源绝缘电阻 很高 一般可达1010 输出电阻 gds1 gds2 gmb2 MOS单极放大器 E D型NMOS单极放大器 电压增益 输入电阻 很高 一般可达1010 输出电阻 电压增益约为几十倍 是主要的NMOS放大器 MOS单极放大器 CMOS有源负载放大器 USS UDD Ui UO EG ro 电压增益 MOS单极放大器 CMOS有源负载放大器 电压增益 gds比gmb2 gm小1 2个数量级 1 增益高 几百倍乃至上千倍 2 可在较低的电流下工作 有利于降低功耗 输入电阻 很高 一般可达1010 输出电阻 3 输出电阻比E E型和E D型高 MOS单极放大器 CMOS互补放大器 USS UDD UO ro Id1 Id2 电压增益 由图可看出Ugs1 Ugs2 Ui如gm1 gm2 gm ro rds1 rds2 MOS单极放大器 CMOS互补放大器 电压增益 1 增益高 是CMOS有源负载放大器的2倍 2 输出电阻与CMOS有源负载放大器相同 输出电阻 存在问题 级联存在电平匹配困难 因此一般作输出级 MOS集成运算放大器 NMOS运放 优点 速度与集成度高 缺点 电压增益比较低 电路比较复杂 CMOS运放 优点 电压增益高 电路比较简单 缺点 速度与集成度比NMOS低 电路结构与双极型运放相似 MOS集成电路有NMOS PMOS和CMOS等工艺类型 MOS集成电路中大量采用有源负载代替实体电阻 常用的有源负载有 1 单管增强型有源负载 它采用增强型MOS管组成 等效交流电阻为 ro 1 gds gm gmb 式中gds 漏源输出电导 gm 管子跨导 gmb 管子衬底跨导 通常gm gmb gds2 单管耗尽型有源负载 它采用耗尽型MOS管组成 等效交流电阻为 ro 1 gds gmb 小结 小结 MOS集成电路中普遍采用有源负载共源放大电路 常用的有四种 即 E E型 E D型 CMOS型和CMOS互补形放大器 1 E E型放大电路的放大管和有源负载管均采用增强型MOS管组成 电压增益为 AUE gm1 rds1 RL1 如放大管和负载管的ID和K一致 放大增益可表示为 电压增益小 约为5 10倍 小结 2 E D型放大电路的放大管采用增强型和负载管均采用耗尽型MOS管组成 电压增益为 AUD gm1 rds1 RL2 AUD AUE 2 2 gm2 gmb2 通常为0 1左右 E D型的电压增益比E E型大10倍到几十倍 3 CMOS有源负载放大电路是采用极性不同 N沟或P沟道 的放大管和负载管组成 电压增益为 AU gm gds1 gds2 其电压增益比AUD和AUE大 一般在几百倍 小结 4 CMOS互补放大电路是采用极性不同的两只MOS管组成 而且互为放大管和负载管 使输出电流增