模拟电子技术第4章10-40325

2026/8/21第4章MOS集成电路的基本单元电路（18）

引言1.FET与BJT的对应关系

电极:Ｇ

Ｂ；Ｓ

Ｅ；Ｄ

Ｃ

类型：N沟道

NPN；Ｐ沟道

PNP

控制关系：iＤ=f(

GS,

DS)

；iC=f(

BE,

CE)

电路组态与结构:CS

CE；CG

CB;

CD

CC

分析方法：图解法；等效电路法

基本结论2.FET的特殊问题

FET除分N,P沟道外还有增强型,耗尽型注意偏压极性要求

FETiG

0（直流和低频下）

FET有衬底调制效应2026/8/22第4章MOS集成电路的基本单元电路4.1MOS场效应管的基本特点复习P214～P2154.2MOS场效应管的交流小信号模型和三种组态放大电路4.2.1MOS场效应管的小信号模型一、什么是小信号

阅读P215～P217，理解：

(1)(4.2.1)式的意义：Vsm=4D(VGSQ-VGS(th))

Vsm0.2(VGSQ-VGS(th))，D5％

(2)MOS管输入小信号范围的决定因素：(VGSQ-VGS(th))(3)MOS与BJT输入小信号范围的不同小信号的幅度与VGSQ-VGS(th)有关

MOS的小信号的幅度比BJT的大2026/8/234.2.1MOS场效应管的小信号模型（续）二、MOS管的低频小信号模型（饱和区）1.

推导

iD=kP/2

W/L(

GS-VGS(th))2(1+

DS)

diD=id,d

GS=

gs,d

DS=

ds

,

小信号电流方程

id=gm

gs+

ds/rds

2026/8/244.2.1MOS场效应管的小信号模型（续）

等效电路

id=gm

gs+

ds/rds

Id=gmVgs+Vds/rds

Ig=0

2.

考虑衬底调制效应的模型

注意两个受控源同方向

3.

模型参数

gm：三种形式

(4.2.3)式

(4.2.5)式

rds：(4.2.6)式注意：饱和区模型(等效电路)-srdsgmVgs+Vgs-Vds+gdId-srdsgmVgs+Vgs-Vds+gdgmbVbsVbs-+bId2026/8/254.2.1MOS场效应管的小信号模型（续）三、高频交流小信号模型

完整的模型：在低频模型基础上加五个电容

(参见图2.1.20)

vbs=0的模型注意：Cgb已包括在Cgs之内（应为Cgs+Cgb）gmbVbsgVgsSCgdCbdrdsVbsCgbCgsgmVgsCbsbd+-+-gmVgsgVgsSCgdCbdrdsVdsCgsbd+-+-Id2026/8/264.2.1MOS场效应管的小信号模型（续）

四、MOS管的特征频率fT

定义：输出交流短路时电流增益Id/Ig=1时的频率计算

fT

fT

与工作点有关

讨论：MOS管fT和BJTfT公式的比较

fT

gmVgsgVgsSCgdCbdrdsVds=0Cgsd+-IdIggm2(Cgs+Cgd)gm2(Cbe+Cbc)2026/8/274.2.2基本共源极放大电路

电路形式一、直流工作点(vGS=VGG)

直流通路

解析计算

IDQ

kP/2

W/L(VGG-VGS(th))2（忽略VDS的影响）

图解法

思考题：如果不忽略VDS的影响，如何计算工作点？iDTvIvOVDDRDIDQTVGGVDSQVDDRDvGS=VGGIDQvDSQiD0VDSQIDQvGSQiD0VGSQ2026/8/284.2.2基本共源极放大电路（续）二、低频动态特性

低频等效电路

增益

Av=Vo/Vi

=-gmVgsR

L/Vi

=-gmR

L

输入电阻Ri:Ri=

输出电阻Ro:Ro=RD//rds

与CE放大电路比较

CE:

Av=-

R

L/rbe

-

R

L/rb

e=-gmR

L

忽略rb

b后公式相同

一般rds不能忽略rds-gmVgs+Vi

=Vgs

-RDR

L+Vo2026/8/294.2.2基本共漏极放大电路

电路形式

源极跟随器一、直流工作点

直流通路

工作点计算

IDQ

kP/2

W/L(VGSQ-VGS(th))2

VGSQ=VGG-RIDQ

图解法（思考题）IDTVGGVOVDDRiDTvIvOVDDRRsvs+-+-VGG

2026/8/2104.2.2基本共漏极放大电路（续）

二、低频动态特性

低频等效电路

增益

Vo=gmVgsR

LVi=Vgs+Vo=(1+gmR

L)Vgs

Av=Vo/Vi

=

输入电阻Ri

输出电阻RoRo=R//

rds//(1/gm)

1/gm

特点

与CC放大电路比较（思考题）1+gmR

LgmR

LVo-+rds-gmVgs+ViRR

L+-Vgs

Rs+-VsV-+rds-gmVgs+ViR+-Vgs

Rs+-VsI2026/8/2114.2.2基本共栅极放大电路

电路形式

低频等效电路

增益

Av=Vo/Vi=

gmRD

输入电阻RiRi=Vi/Ii=

1/gm

输出电阻RoRo=RD//[(1+

gmRs)rds]

RD

特点

近似条件：gm1/rds,rds

RD

与CB放大电路比较（思考题）1+RD/rds(gm+1/rds)RDiDTVGGvOVDDRD+-vi1+gmrdsrds+RDgmVgs+Vords+Vi-RD+--VsVi=-Vgs

IiRsdsg2026/8/2124.3MOS管有源电阻和电流源4.3.1MOS管有源电阻一、增强型MOS管有源电阻

电路形式

D、S间二端器件

特点：vGS=vDS；伏安特性；工作于饱和区；

等效电路与等效电阻

r=Vds/Id=(1/gm)

(1/gmb)

rds=gm+gmb+gds1vDSQiD0gmbVbsgmVgssrdsVdsVgs+--g

b

dId+iDrDSVDD2026/8/2134.3.1MOS管有源电阻（续）二、耗尽型MOS管有源电阻

电路形式

特点：vGS=0；类似电流源

等效电阻r=(1/gmb)

rds=三、有源电阻的应用(阅读P227)1.组成电阻分压器

2.做负载vDSQiD0vGS=0gmbVbsgs+-

bdrdsVdsId

gmb+gds1iDrDS2026/8/2144.3.2MOS管电流源

一、MOS管基本电流源

电路形式

ID1=IR=kP/2

W1/L1(VGS1-VGS(th)1)2(1+

VDS1)

I0=ID2=kP/2

W2/L2(VGS2-VGS(th)2)2(1+

VDS2)

1.镜像电流源

设

0,且W1/L1=W2/L2（T1,T2对称）

I0

IR

2.比例电流源

0,W1/L1

W2/L2（T1,T2不对称）

I0

(W2/L2)/(W1/L1)

IR3.

0引起的误差问题T2VDDIRRT1I02026/8/2154.3.2MOS管电流源（续）

4.输出电阻RoRo=rds2

5.参考电流的产生问题

电阻R用有源电阻代替，见 图4.3.5(a)：T3增强型 图4.3.5(b)：T3耗尽型 图4.3.5(c)：PMOS管注意：T3、T1组成分压器，获得VGS1=VGS2

T2VDDIRRT1I02026/8/2164.3.2MOS管电流源（续）二、威尔逊电流源

电路组成

T1

T3对称

输出电流I0

I0

IR

输出电阻Ro

提高Ro的原理

Ro

(gm1rds1)rds3

电路改进－增加T4T2IRI0T1T3T42026/8/2174.4集成MOS管单级放大电路

引