MOS管的本征增益gmro-的特征与频率解析-KIA MOS管

MOS管本征增益

MOS管增益指的(de)(de)(de)是一个电路(lu)单元的(de)(de)(de)输出电流与(yu)该单元的(de)(de)(de)输入电压的(de)(de)(de)比(bi)值。

mos管增益由跨导来表(biao)示：

就是(shi)一个电路单(dan)元(yuan)(yuan)的(de)输出(chu)电流与(yu)该单(dan)元(yuan)(yuan)的(de)输入(ru)电压的(de)比值(zhi)，这个电路单(dan)元(yuan)(yuan)通常指(zhi)放大器(qi)。

在MOS管中，跨(kua)导的大小(xiao)反映(ying)了栅源电压对漏极电流的控(kong)制(zhi)作用。

在转(zhuan)移特性(xing)曲(qu)线(xian)上(shang)，跨(kua)导为曲(qu)线(xian)的斜率。单位是 S （西(xi)门子），一般用mS。

MOS管的本征增益gmro-的特征与频率

栅源放大电路

源(yuan)极(ji)接(jie)地(di)放(fang)大(da)电(dian)(dian)路(lu)是(shi)最(zui)常用(yong)的(de)(de)(de)放(fang)大(da)电(dian)(dian)路(lu)，它最(zui)大(da)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)压增(zeng)益(yi)是(shi)gmr.(MOS晶体管的(de)(de)(de)本(ben)征增(zeng)益(yi)），也就是(shi)不(bu)超越(yue)几(ji)十倍的(de)(de)(de)程度(du)(du)。所(suo)谓“本(ben)征”，就是(shi)说具有(you)比ro大(da)得多(duo)的(de)(de)(de)负载(zai)电(dian)(dian)阻Rload的(de)(de)(de)放(fang)大(da)电(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)压增(zeng)益(yi)与这个负载(zai)电(dian)(dian)阻的(de)(de)(de)值无关，只由MOS晶体管同有(you)的(de)(de)(de)值决议。模拟电(dian)(dian)路(lu)中，这种程度(du)(du)（gmro)的(de)(de)(de)增(zeng)益(yi)对许多(duo)电(dian)(dian)路(lu)是(shi)不(bu)够用(yong)的(de)(de)(de)。

为了进一步进步增益(yi)必需采取某些措(cuo)施：（P)使有效输出电(dian)阻大于ro.(2)增大MOS晶体(ti)管的跨导gm.其中措施（1)用表3.1所列的(de)基本放(fang)大(da)电路是不可能完成(cheng)的(de)。但是，假设采用下面(mian)的(de)栅源结构，就能够(gou)增大(da)有效的(de)输出电阻。就是说(shuo)，源极衔接电阻Zs,而(er)从(cong)漏极一侧(ce)看(kan)到的(de)Zs电阻(zu)增入(ru)了(le)本征增益gmro倍(bei)。细致来(lai)说，将源极接地放大(da)电路(lu)与栅极接地放大(da)电路(lu)串接起来(lai)，从(cong)而(er)增大(da)了(le)从(cong)输出端看(kan)到的(de)MOS晶体管的(de)电阻。

为了(le)理解这个(ge)栅源(yuan)放大电(dian)(dian)(dian)路的(de)原理，往常来估量(liang)图3.8示出(chu)的(de)MOS晶体管源(yuan)极端(duan)加电(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)Zs的(de)电(dian)(dian)(dian)路的(de)输(shu)出(chu)电(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)。这个(ge)电(dian)(dian)(dian)路中(zhong)，当输(shu)出(chu)端(duan)电(dian)(dian)(dian)压稍微上(shang)升时，流人输出(chu)端的电(dian)流也稍微增加。令它们分别(bie)为Vout和id,假设以为MOS晶体(ti)管栅(zha)极(ji)－源极(ji)间电(dian)压减少了Zsid,那么MOS晶体(ti)管的漏极(ji)输出(chu)电(dian)阻rout就(jiu)是：

rout=gmroZs

gm ro是MOS晶体管(guan)的(de)(de)本征增(zeng)益。像这(zhei)样给(ji)栅(zha)极(ji)接地(di)MOS晶体管(guan)的(de)(de)源极(ji)附加电(dian)阻(zu)Zs,就有MOS晶体管(guan)增(zeng)益gmro倍的(de)(de)电(dian)压反响到(dao)电(dian)阻(zu)上，可以(yi)以(yi)为这(zhei)时(shi)漏极输出电(dian)(dian)阻(zu)rout增(zeng)(zeng)大(da)了MOS晶体管的(de)增(zeng)(zeng)益gmro倍。有效应用电(dian)(dian)路的(de)这(zhei)种特性的(de)电(dian)(dian)路叫做栅源(yuan)放大(da)电(dian)(dian)路。当然，源(yuan)极衔接的(de)电(dian)(dian)阻(zu)Zs即使(shi)用MOS晶体管的输出电阻(zu)ro也(ye)能得到同样的效果。图3.9示出栅源(yuan)衔接的n沟MOS晶体管与负载电阻(zu)构成(cheng)的放大电路(lu)。

由(you)于放大(da)电路(lu)的(de)(de)电压增(zeng)益(yi)由(you)负载电阻(zu)(zu)(zu)决议(yi)，所以这(zhei)种方式需(xu)求(qiu)运用(yong)大(da)的(de)(de)负载电阻(zu)(zu)(zu)Rload图3.10示出(chu)用(yong)P沟(gou)MOS晶体管的(de)(de)栅源(yuan)完成这(zhei)个(ge)高负载电阻(zu)(zu)(zu)时(shi)的(de)(de)电路(lu)。输(shu)出(chu)端的(de)(de)两端分别(bie)串接P沟(gou)MOS和N沟(gou)MOS.按照(zhao)图3.8的(de)(de)结果，这(zhei)个(ge)电路(lu)的(de)(de)输(shu)出(chu)电阻(zu)(zu)(zu)比(bi)源(yuan)极接地MOS晶体管的(de)(de)漏(lou)极电阻(zu)(zu)(zu)大(da)了gmro倍(bei)，所以增(zeng)益(yi)/Ao/也相(xiang)应地增(zeng)加。就是说，栅源(yuan)放大(da)电路(lu)的(de)(de)增(zeng)益(yi)是源(yuan)极接地放大(da)电路(lu)的(de)(de)几十倍(bei)，即可达到1000倍(bei)（60dB).

MOS管本征增益：MOS管知识

双极型(xing)晶(jing)体管(guan)(guan)把输(shu)(shu)入(ru)端(duan)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)微(wei)小变(bian)化(hua)(hua)放大后(hou)，在输(shu)(shu)出(chu)(chu)端(duan)输(shu)(shu)出(chu)(chu)一(yi)(yi)个大的(de)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)变(bian)化(hua)(hua)。双极型(xing)晶(jing)体管(guan)(guan)的(de)增益(yi)就定(ding)义(yi)为(wei)(wei)输(shu)(shu)出(chu)(chu)输(shu)(shu)入(ru)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)之比（beta）。另一(yi)(yi)种晶(jing)体管(guan)(guan)，叫做场(chang)效应管(guan)(guan)（FET），把输(shu)(shu)入(ru)电(dian)(dian)(dian)压的(de)变(bian)化(hua)(hua)转化(hua)(hua)为(wei)(wei)输(shu)(shu)出(chu)(chu)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)变(bian)化(hua)(hua)。分(fen)别(bie)为(wei)(wei)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)控(kong)制器件和电(dian)(dian)(dian)压控(kong)制器件。FET的(de)增益(yi)等(deng)于它的(de)跨(kua)导(transconductance)gm， 定(ding)义(yi)为(wei)(wei)输(shu)(shu)出(chu)(chu)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)变(bian)化(hua)(hua)和输(shu)(shu)入(ru)电(dian)(dian)(dian)压变(bian)化(hua)(hua)之比。

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