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模拟集成电路设计原理模拟集成电路设计原理((Principle ofPrinciple of Analog Integrated Circuit Analog Integrated Circuit
Design, INF0130025.02)Design, INF0130025.02)2012年10月11日唐长文 副教授
[email protected]://rfic.fudan.edu.cn/Courses.htm
复旦大学/微电子学系/射频集成电路设计研究小组
版权©2012,版权保留,侵犯必究
复旦大学 射频集成电路设计研究小组 唐长文
版权©2012,版权保留,侵犯必究
-024-
目录目录
共源放大器
源极跟随器
共栅放大器
Ref.: W. Sansen : Analog Design Essentials, Springer 2006
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-025-
如果 、 ,则 。
共源放大器共源放大器 11
D EV m ds
GS TH,GS
E
D GS TH,GS
22I V LA g rV V
V LV VI
V 100A E 10 VV L GS TH,GS 0.2 VV V
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-026-
共源放大器共源放大器 22
高增益?
小(VGS-VTH,GS) , 大L!!!0.15~0.2 V 4~5Lmin
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-027-
如果 、 ,则 。
如果 、 ,则 。
MOSTMOST或或BJTBJT晶体管放大器?晶体管放大器?
EV
GS TH,GS( )/2V LA
V V
AV
T
VAV
V 100A E 10 VV L GS TH,GS 0.2 VV V
V 1000A E 26 VV T k /q 26 mVV T
放大106倍, MOST需要3级,双极型晶体管只需要2级
MOST:
Bipolar:
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-028-
增益带宽乘积:输出负载电容增益带宽乘积:输出负载电容CCLL
m
L2πgGBW
C
适用于所有的单级运算放大器
V0 m ds
ds L
12π
A g r
BWr C
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-029-
增益增益AAV0V0、、BWBW和和GBWGBW
VABW
20dB/decadeV0A
GBW
V( )φ A
90
0V0A
V0 m dsA g r
f
m
L2πgGBW
C
1
V( ) 45φ A 在BW处
V0V
1+j
AA fBW
log
log
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-0210-
练习练习
L
D
GBW CI
2n
min
' 50 μA/V0.5 μm
KL
已知:GBW=100 MHz,CL=3 pF
求: ID 、 L 、 W 、
L
D
GBW CFOMI
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-0211-
OUTIN
L
S
gs
增益带宽乘积:输入电容增益带宽乘积:输入电容CCgsgs
W ? L ? VGS-V TH,GS?
ds dsmT
gs S S ox GS TH,GS
1 12π
r rgGBW fC R R WC V V
V0 m ds
S gs
12π
A g r
BWR C
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-0212-
增益带宽乘积:密勒电容增益带宽乘积:密勒电容CCmm
V0 m ds
S v0 f
S f
12π
12π
A g r
BWR A C
GBWR C
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-0213-
密勒效应密勒效应
V0 m dsA g r fm V0 f(1+ )C A C
Ref.: Miller, Dependence of the input impedance of a three-electrode vacuum tubeupon the load in the plate circuit, Scient. Papers Bur. Standards, 1920, 367-385.
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-0214-
INS
L
f
OUT
密勒电容的反馈效应密勒电容的反馈效应
mz
f2πgf
C
zV V0
p
1 j /1 j /
f fA Af f
m S
11 g R
VABW
V0A
GBW1
V( )φ A
90
0
180
ffzfp
就相位而言,一个正零点相当于一个负极点!!!
pS V0 f
12π
fR A C
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-0215-
out in out in outm S in
S f S f ds
( ) 01 1
v v v v vg R vR sC R sC r
m S out outm fin
S f S f ds
( 1)11 1
g R v vg sC vR sC R sC r
整理得
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-0216-
f
out mV
in ds S f
f
m dsm ds
Vm
d f
0Vs 0 S
1
1 [ (1 ) ]
1
1 [ (1 ) ]
g rg r
AA
C sv gAv r R sC
C sg
r R sC
mz
f
V fS 0p
2π1
2π A
gf
fR C
C
密勒效应
sds Sm d(1 )g rr R Cf的并联等效电阻
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-0217-
源极接电阻的退化共源放大器源极接电阻的退化共源放大器
mmR
m S S
outR ds m ds S
m ds S
gsinR
m S
11
(1 ) ( )
1
ggg R R
R r g r Rg r R
CC
g R
但是,RS引入额外的噪声!
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-0218-
LG m inLG
outLG LG S
outLGLG m S
inLG
i g vv i R
vA g Rv
串联-串联反馈(电压-电流反馈)
电压
电流
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-0219-
源极接电感的退化共源放大器源极接电感的退化共源放大器
mmL
m S
outL m S ds S
2S gsS
inL mgs gs
inL S T Sgs
1(1 )
1Z
1Z
ggg L s
R g L s r L s
L C sLgC C s
L ω L sC s
没有额外的噪声!
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-0220-
源极接线性源极接线性MOSTMOST的退化共源放大器的退化共源放大器
in
out
DS2 GS2 GS1
ds22 2 GS2 TH,GS2
outM ds1 m1 ds2 ds2
gs1inM gs2
m1 ds2
0.2 V1
/ ( )(1 )
1
V V V
rKP W L V V
R r g r rC
C Cg r
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-0221-
DS
DS
T
GS
D
DS GS
二极管连接二极管连接MOST MOST :并联反馈:并联反馈
2D n DS TH,GS
' ( )WI K V VL
饱和区
VDS =VGS – VTH,GSVDS =VGS
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-0222-
m gs dsgs
dsDS
DS GS
二极管连接二极管连接MOST MOST :小信号模型:小信号模型
out m ds m(1/ ) 1/r g r g
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-0223-
二极管连接二极管连接MOST MOST :高频特性:高频特性
gs dsm T
gs ds2π( ) 2
C Cg fBWC C
D
DS GS
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-0224-
OUT
IN
DD
宽带放大器宽带放大器
OUT DD GS2 OUT
GS2 TH,GS2m1 1V0
m2 2 GS1 TH,GS1
out m2
( )
( / )( / )
1/
V V V V
V Vg W LAg W L V V
R g
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线性宽带放大器线性宽带放大器
OUT GS2
out m21/V VR g
GS2 TH,GS2m1 1
V0m2 2 GS1 TH,GS1
( / )( / )
V Vg W LAg W L V V
•只有NMOS管+电流镜•输入/输出直流电平相同
•无衬偏效应•高电源抑制比(PSRR)•双倍功耗!
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-0226-
宽带放大器宽带放大器
GS2 TH,GS2m1 1V0 V0 m out
m2 2 GS1 TH,GS1
out m2
( / ) ( / )
1/
V Vg W LA A g Rg W L V V
R g out ds1 ds2R r r
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AA类和类和ABAB类放大器类放大器
out V inv A v out V inv A v
A类 AB类
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OUT
D
LIN
DD
nMOSTnMOST和和pMOSTpMOST的工作点的工作点
DD DSn DSp
GSn GSp
V V V
V V
DSn OUT
GSn IN
V VV V
DSp DD OUT
GSp DD IN
V V V
V V V
M1nMOST
M2pMOST
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-0230-
OUT
D
LIN
DD
IN
IN
OUT
DDDDD
DD
DA
DD
传输特性传输特性
IN
OUT
01
vv
IN
OUT
10
vv
模拟放大器
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OUT
DA
LIN
DD
模拟放大器:模拟放大器:直流工作点直流工作点
2nDn n IN THn
n
p 2Dp p DD IN THp
p
' ( )
' ( )
WI K V VLW
I K V V VL
2n DDD n THn
n
' ( )2
W VI K VL
DDIN 2
VV DDOUT 2
VV
pnn p
n p
' ' WWK KL L
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mn in
dsn
in
out
mp in
dsp
L
OUT
DA
LIN
DD
模拟放大器:模拟放大器:交流小信号模型交流小信号模型
mn mp mg g g 两个MOST的VGS –VTH,GS和ID相等,则:
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-0233-
OUT
DA
LIN
DD
模拟放大器:模拟放大器:增益增益AAVV
En n Ep p EV L V L V 如果
dsn dsp dsg g g
ds ds( 1/ )g r
m EV0
DDdsTH
2 22
2
g VA Vg V
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-0234-
模拟放大器:模拟放大器:BWBW & & GBWGBW
V0 m ds
ds dsn dsp
ds L
12π
A g rr r r
BWr C
m
L2πgGBW
C
OUT
DA
LIN
DD
m mn mp
ds ds1 ds2
g g g
r r r
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OUT
D
LIN
DD
gs
S
模拟放大器:模拟放大器:CCgsgs产生的极点产生的极点
V0 m ds
S gs
gs gsn gsp
12π
A g r
BWR C
C C C
如果 :S gs ds LR C r C dsT
S2rfGBWR
m mn mp
ds ds1 ds2
g g g
r r r
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D
IN
DD
gd
S
L
OUT
模拟放大器:模拟放大器:CCgdgd产生的极点产生的极点
Cgd
f
fz
fndfdL
m S
Cg R
ds L
12πr C
m
L2πg
Cgd gdn gdpC C C S v0 gd
12πR A C
S gd
12πR C
ds L
m ds gd moutV
d2
in S dm ds S g s g Ls dd
(1 /( (1+
)1 )[ ) ]
sC gvAv s s R r C Cr gr r R C
rC
g
m
gd2πgC
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21 sas b 0 1 2 0as bs
0 21
1csA A
as bs
1zc
11sa
2asb
s很小 s很大
零点
11sa
2asb
极点
如果 :2 1s s
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-0238-
m mn mp
ds ds1 ds2
gd gdn gdp
g g g
r r rC C C
out in out in out outm S in
S gd S gd ds L
( )1 1 1
v v v v v vg R vR sC R sC r sC
m gd m S out out outin
S gd S gd ds L
1 ( 1)1 1 1
g sC g R v v vvR sC R sC r sC
整理得
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-0239-
ds L
m ds gd moutV
d2
in S dm ds S g s g Ls dd
(1 /( (1+
)1 )[ ) ]
sC gvAv s s R r C Cr gr r R C
rC
g
gd gdt d ndds L S gd
1 1 2π 2π
C C f fr C R C
mgd gdt d nd
S v0 gd L
1 2π 2π
gC C f fR A C C
Lgdt
ds L S v0 gdt m S
1 1 2π 2π
CCr C R A C g R
mz d nd
gd
, , 2π
gf f fC
V0 m dsA g r
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-0242-
B
OUTin
Bout
OUT
B
inin
OUT
in
B
单晶体管级单晶体管级
out m ini g v out in
out m1/v vR g
out in
in m1/i iR g
共源 共漏 共栅
共源放大器 源极跟随器 共栅放大器电压缓冲器 电流缓冲器
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-0243-
源极跟随器:源极跟随器:VVBSBS=0 V (p=0 V (p阱阱))
BGS T0 ' /
IV VK W L
OUT IN GSV V V OUT IN∆ ∆V V V 1A B ctI GS ctV 如果 ,则
outm
1Zg
BS 0 VV T T0V VT T0 F F( 2 0 2 )V V γ Φ Φ
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-0244-
V1An
GS ctV
源极跟随器:源极跟随器:VVBSBS≠≠0 V (n0 V (n阱阱))
outm
1Zg
BGS T ' /
IV VK W L
OUT IN GSV V V OUT IN∆ ∆V VB ctI 如果 ,
T T0 F OUT F( 2 2 )V V γ Φ V Φ BS OUTV V
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-0246-
射极跟随器射极跟随器
in
B
S
OUT
in
E
V 1A S Bout
m
1+1
R rRg β
in B π E( +1)R r r β R
隔离度受限!
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-0247-
接负载电容接负载电容CCLL的源极跟随器的源极跟随器
gs mV 2
dsS gd
m
gs S
m ds
S
m
1 /1
'
(1 ) '
' '
sC gA
as bsCa R Cg
C Rg r
R C Cbg
ds ds B
sb L sb
sb gd sb gs gd gs
' //'
' ' ' '
r r RC C C
C C C C C C C C
B
in
BB L
S
OUT
DD
out
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-0248-
源极跟随器:频响特性随源极跟随器:频响特性随ggmm的变化的变化
fdfnd fzgmr
gmu
gmr
gmr
gm
VA
L sb gsmr
S gd
gd
muS
t 2mr
gd
gs sbgdt
gs sb
1
1
(1 )
''
C C Cg
R C
Cg
C
g
C CC C
R
C
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-0249-
源极跟随器:输出阻抗随源极跟随器:输出阻抗随ggmm的变化的变化
fd fnd
gmrfz
outZ
gmu
gmr
gmu
m
gs sbmu
S gd g
d,h
gs sbmr
S gd
zS gd g
igmS
s
g
s
d
12π
12
(
π
'
)
1
1
'
C Cg
R
fR C
C Cg
R C C
R
C
fC
C
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-0250-
射极跟随器:输出阻抗随射极跟随器:输出阻抗随ggmm的变化的变化
m
outZ
fd fnd
gmr fz
gmu
gmr
gmu
jE Lmu
S jE μ
zS π
jE L
F S μ
μ
r
π
m
1
12π( ' )(
'
'
)
C Cg
f
C Cg
τ R C
C
R C
R
r C
C
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-0251-
B L
S
OUTgsin
B
做为有源电感的源极跟随器做为有源电感的源极跟随器 11
outm
1Zg
m
1g
T
m S
fg R
mout S gs T
m gs
S
T
1 (1 ) 2
π π2
gZ R C s fRfg C
L
Tf
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-0252-
o
gs'm o
S gs
o
S gs
1( )
1
1
sCi g v
R sC
vR sC
o
S gs' oout '
m gs m
111 ( )
sR CvZi g s C g
'
out out ds||Z Z r
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-0253-
做为有源电感的源极跟随器做为有源电感的源极跟随器 22
S
T
DSn GSn
2πRL
fV V
mp
Tn
DSn GSn GSp
1/2π
gL
fV V V
mp
Tn
DSn GSp
1/2π
gL
fV V
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-0254-
out-out+
2
tune
T
RLω
抬升高频特性 !
与电容并联的两端悬浮电感与电容并联的两端悬浮电感
m1V
m2
gAg
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-0256-
B
OUTin
Bout
OUT
B
inin
OUT
in
B
单晶体管级单晶体管级
out m ini g v out in
out m1/v vR g
out in
in m1/i iR g
共源 共漏 共栅
共源放大器 源极跟随器 共栅放大器电压缓冲器 电流缓冲器
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-0257-
接电阻负载的共栅放大器接电阻负载的共栅放大器
outR
in
vAi
inin
in
vRi
m
1g
L
in
B
in
OUT R L
ds
in
LLc
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-0258-
Lc L
m B
共栅放大器:电流增益共栅放大器:电流增益
Lc m ds BR g r R
ds
in
ii
L
in
ii
ds B m L
in L ds B m ds
( 1)(1 )
i R g Ri R r R g r
B m dsL
in L ds B m ds
(1 )(1 )
R g rii R r R g r
in
B
ds
OUT
ds
B
L L
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-0259-
in L in B
out L L
out in ds ds
ds L m in
( )
( )
v i i Rv R i
v v r ii i g v
(1)(2)(3)(4)
将(1)代入(4)得ids ,再将ids、(1) 、(2) 代入(3)得:
L L L in B ds L m L in B( ) [ ( ( ) )]R i i i R r i g i i R
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-0260-
RLc RL
gmRB m ds BL
in L ds m ds B
LL m ds B
in
m ds BLL m ds B
in L
(1 )(1 )
1
g r Rii R r g r R
iR g r Ri
g r RiR g r Ri R
ds
in
ii
L
in
ii
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-0261-
ds L m in L m L in B
m B L m B in
( ) ( ) (1 )i i g v i g i i R
g R i g R i
ds B m L
in L ds m ds B
ds LL m ds B
in ds
dsL m ds B m B
in
( 1)(1 )
i R g Ri R r g r R
i RR g r Ri riR g r R g Ri
ds
in
ii
L
in
ii
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-0262-
in L in B( )v i i R
m
1g
L ds inm
Lds L m ds B in
m ds
L m ds B in B
1
R r RgRr R g r R R
g rR g r R R R
L ds Binin
in L ds m ds B
L dsB
m ds
( )(1 )
||1
R r RvZi R r g r R
R rRg r
Rin
AR
RLc
RB
rds RLRLc
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-0263-
m
1g
out m ds BL LR L
in in L ds m ds B
(1 )(1 )
v g r RR iA Ri i R r g r R
L m ds B R L
L m ds B R m ds B
Lc
R g r R A R
R g r R A g r RR
Rin
AR
RLc
RB
rds RLRLc
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-0264-
共栅放大器:跨阻增益与输入阻抗共栅放大器:跨阻增益与输入阻抗
inoutR
ii
nnn
i
v
Ai
vR
i
Lc m ds BR g r R
m
1g
B100R
in
B
ds ds
B
B
Rin
AR
RLc
RB
rds RLRLc
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-0265-
共源共栅与单管共源放大器共源共栅与单管共源放大器 11
V m ds 1
out ds1
( )A g rR r
V m ds 1 m ds 2
out ds1 m ds 2
( ) ( )( )
A g r g rR r g r
OUT
IN
B
L
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-0266-
OUT
IN
B
L
共源共栅与单管共源放大器共源共栅与单管共源放大器 22
m1
out L L
1 2π 2π
gBW GBWR C C
适用于两种结构!
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-0267-
IB
M1vIN
CL
V1 m1 ds1
V2 m2 ds2
V
共源共栅与单管共源放大器共源共栅与单管共源放大器 33
m1
L2πgGBW
C
单管共源放大器
共源共栅:低频时具有高增益
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-0268-
OUT
IN
B
LS
m m
共源共栅的密勒效应?共源共栅的密勒效应?
V1 m1 ds1
V2 m2 ds2
A g rA g r
m1
L2πgGBW
C L m2
S St ds2m m1
C gR R rC g
如果 ,没有密勒效应!
ds2 L
12πr C
S v1 m
12πR A C
S m
12πR C
v2 ds1 L
12πA r C
m1
m2πg
C
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-0269-
out m outm2 m
ds2 L
outm in m in mm1 S in
S m S m ds1 L
( )1
+ ( )1 1 1
v v vg vr sC
vv v v v vg R vR sC R sC r sC
(1)
(2)
−gm2vm
rds1
vm
vout
CL
rds2
gm1vgs1
RSCm
vinvgs1
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-0270-
将(1) 求vm代入(2)得:
m1 ds1 m2 ds2out m m1
V 2in
(1 ) (1 / )1
v sC gAv
g r gas bs
r
ds1 m1 ds1 S m ds2
ds1 ds2 S m1 ds1 ds2 m2 ds2 ds1 m
m2 ds2 ds1 L
L
[ (1 ) ]{ [(1 ) (1 ) }[ (1 ) ]
]r g r R Ca
b r r R g r r g r r C Cr g r r C
m1 S m outm1 m min
S m S m ds1 L
( 1)11 1 1
g R v vg sC vvR sC R sC r sC
out outm2 m
ds2 L ds2
1( )1v vg v
r sC r ds2 L
m outm2 ds2
11
sr Cv vg r
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-0271-
d ndv2 ds1 L S m
d ndS v1 m ds2 L
1 1 2π 2π
1 1 2π 2π
f fA r C R C
f fR A C r C
V1 m1 ds1
V2 m2 ds2
A g rA g r
零极点与零极点与RRss的关系的关系
m1z
m2πgf
C
当RS较小时
当RS较大时
密勒效应
V2 ds1 L V1 St mA r C A R C
L m2St ds2
m m1
C gR rC g
ds2 L
12πr CS v1 m
12πR A C
S m
12πR C
v2 ds1 L
12πA r C
m1
m2πg
C
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-0272-
d ndv2 ds1 L S m
d ndS v1 m ds2 L
1 1 2π 2π
1 1 2π 2π
f fA r C R C
f fR A C r C
V1 m1 ds1
V2 m2 ds2
A g rA g r
零极点与零极点与CCmm的关系的关系
m1z
m2πgf
C
当Cm较小时
当Cm较大时
密勒效应
V2 ds1 L V1 S mtA r C A R C
ds2 m2mt L
S m1
r gC CR g
ds2 L
12πr CS v1 m
12πR A C
S m
12πR C
v2 ds1 L
12πA r C
m1
m2πg
C
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-0273-
OUTB
L
S
m
m
IN
具有中间节点电容具有中间节点电容CCmm的共源共栅的共源共栅
m1
L2πgGBW
C mt m2 ds2 L V2 LC g r C A C
V1 m1 ds1
V2 m2 ds2
A g rA g r
ds2 L
12πr C
ds1 m
12πr C
v2 ds1 L
12πA r C
m2
m2πg
C
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-0274-
out m outm2 m
ds2 L
outm mm1 in
ds1 m L
( )1
1 1
v v vg vr sC
vv vg vr sC sC
(1)
(2)
−gm2vm
rds2
vm
vout
CL
rds1gm1vin
RS
Cm
vin
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-0275-
V m1 ds1 m2 ds2 21(1 )
1A g r g r
as bs
ds2 m2 ds2 ds
ds1 d
d
s2 m
s1 m
L
1 L[ (1 ) ]r g rab r r C
r C rC
C
由(1) 求vm ,代入(2)得:
out outm2 m
ds2 L ds2
1( )1v vg v
r sC r ds2 L
m outm2 ds2
11
sr Cv vg r
outm mm1 in
m ds1 L1 1vv vg v
sC r sC
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-0276-
m2d nd
v2 ds1 L m
d ndds1 m ds2 L
1 2π 2π
1 1 2π 2π
gf fA r C C
f fr C r C
ds1 mt V2 ds1 Lr C A r C
mt V2 LC A C
极点与极点与CCmm的关系的关系
当Cm较小时
当Cm较大时
V1 m1 ds1
V2 m2 ds2
A g rA g r
ds2 L
12πr Cds1 m
12πr C
v2 ds1 L
12πA r C
m2
m2πg
C
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-0277-
V m1 out
out ds1 m2 ds2
out L
m1
L
12
12π
2π
A g R
R r g r
BWR C
gGBWC
套筒式共源共栅套筒式共源共栅
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-0278-
折叠共源共栅折叠共源共栅
DS1 B1 B2 B1/2I I I I
V m1 out
out ds1 m2 ds2
out L
m1
L
12π
2π
A g R
R r g r
BWR C
gGBWC
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-0279-
共源共栅与级联共源共栅与级联
V m ds 1 m ds 2( ) ( )A g r g r V m ds 1 m ds 2( ) ( )A g r g r
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-0281-
out m out outm2 m
ds2 ds4 L
out outm in m in mm1 S in
S gd S gd ds1 ds4 L
( )1
+ ( )1 1 1
v v v vg vr r sC
v vv v v v vg R vR sC R sC r r sC
(1)
(2)
−gm2vm
rds1
vm
vout
CL
rds2
gm1vgs1
RSCgd
vinvgs1
rds4
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-0282-
将(1) 求vm代入(2)得:
gd m1outV m1 ds1 m2 ds2 ds4
ds4 ds2 m2 ds2 ds
2in
gd m1
21m
(1 / )(1 )
[ ||(1 / )
( (1 ) )1
]
sC gvA g r g r rv as bs
sCr r g r r
cg
a bsc
sc
G
m1 gd m1 S m out outmin
S gd S gd ds1 ds4 L
1 ( 1)1 1 1
g sC g R v v vvvR sC R sC r r sC
out out outm2 m
ds2 ds4 L ds2
1( )1
v v vg vr r sC r
ds2 ds4 ds2 ds4 Lm out
m2 ds2 ds4(1 )r r sr r Cv v
g r r
ds4 ds2 m2 ds2 ds1(1 )c r r g r r m1 m2 ds2 ds1
mds2 m2 ds2 ds1
(1 )(1 )
g g r rGr g r r
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-0283-
Cascode放大器: gm2≠0, rds2≠0
ds4 ds1 ds2 S m1 ds1 ds2 m2 ds2 ds1 gd L{ [(1 ) (1 ) ]}b r r r R g r r g r r C C
ds4 ds1 m1 ds1 S ds1 ds2 S m1 ds1 ds2 m2 ds2 ds
ds4 ds2 m2 ds2 ds1 L
1 gd{ [ (1 ) ]
[ (1 )
[(1 ) (1 }
]
) ]
r r g r r
r r g r R r r R g r r g r r Ca
C
d ndout L S gd
d ndS v1 gd ds2 L
1 1 2π 2π
1 1 2π 2π
f fR C R C
f fR A C r C
当Cgd小, CL大时
当Cgd大, CL小, rds4大时
V1 m1 ds1
V2 m2 ds2
A g rA g r out ds4 ds2 m2 ds2 ds1|| ( (1 ) )R r r g r r
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-0284-
CS放大器: gm2=0, rds2=0
S ds4 ds1 gd Lb R r r C C
ds4 ds1 m1 ds1 S S ds ds41 gd ds1 L{ [ (1 ) ] }r r g r R r ra CR r C
d ndout L S gd
m1d nd
S v1 gd L
1 1 2π 2π
1 2π 2π
f fR C R C
gf fR A C C
m ds4 ds1gd m1out
V2in
(1( ||
)
1)
/sC gg r rvA a bs s
cv
c
ds4 ds1c r r
out ds4 ds1||R r r
当Cgd小, CL大时
当Cgd大, CL小, rds4大时
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-0285-
当Cgd大, CL小时: 所有gm, rds相等
d ndS gd ds L
1 1 1 3 2π 3 2π 2
f fR C r C
Cascode放大器:
CS放大器: md nd
S V1 gd L
1 2 2π 2π
gf fR A C C
CL很大时, Cascode管不能减小密勒效应!
rds4→∞时,Cascode管不能减小密勒效应!
rds4很小(=rds),Cascode管能够减小密勒效应!
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-0286-
OUT
IN
B
L
共源共栅与级联共源共栅与级联
两级密勒放大器
m1
L2πgGBW
C m1
C2πgGBW
C
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-0287-
B1 B2
OUT
IN
调节共源共栅调节共源共栅//增益抬升增益抬升
V m ds 1 m m ds 3ds 2( ) ( ) ( )g rA g r g rV m ds 1 m ds 2( ) ( )A g r g rRef.: Hosticka, JSSC Dec.79, pp. 1111-1114; Sackinger, JSSC Febr.90, pp. 289-298;
Bult JSSC Dec.90, pp. 1379-1384
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-0289-
V m ds 1b 2g m ds( ) ( )A g rA g r
cascode
gb
gb z
gb
增益抬升增益抬升
VA
m1
L2πgGBW
C
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-0290-
零极点对和建立时间零极点对和建立时间
OUT INGBW
pz
pz
∆exp([1 exp( ) ])
ftv vτ
tGBW τ
pzpz GBW
1 1 2π 2π
f GBWτ τ
Ref.: Kamath, etal, JSSC Dec.74, pp. 347-352
τGBWτpz
V
V0
pz
pz
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-0291-
MOSTMOST共源放大器和源极跟随器共源放大器和源极跟随器
GA
inR
outR
mgB1/R
dsr
m B dsg R r
B m1/R g B m1/R g
VA 1
m1/g
1
m1/g
RS
iOUT
Rout
RBvIN
iOUT
Rout
vIN vIN IB
vOUT
RoutRS
vIN
vOUT
Rout
RB
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-0292-
双极型共射放大器和射极跟随器双极型共射放大器和射极跟随器
S B
m
11
R rg β
S B
m
11
R rg β
B π B( 1)r r β R B π o( 1)r r β r B π B( 1)r r β R B πr r
GA
inR
outR
mgB1/R
or
1
m B og R r
B m1/R g B m1/R g
1VA
RS
iOUT
Rout
RBvIN
iOUT
Rout
vIN vIN IB
vOUT
RoutRS
vIN
vOUT
Rout
RB
RinRin
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-0293-
m ds Bg r Rm ds Bg r R
m1/g
LR LR
m1/g
RA
MOSTMOST共栅放大器共栅放大器
inR
outR
B m1/R g
m ds Bg r R -
BR
B m1/R g
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-0294-
GA
oβrm o B B π[ //( )]g r R r roβr
B πr rB B π//( )R r r
oβr
m o Bg r R
m1/g
LR LR
m1/ginR
outR
双极型共基放大器双极型共基放大器
B m1/R g B m1/R g
m o Bg r R