共栅级与共源级MOS管放大器小信号增益对比-KIA MOS管

了解共栅级(ji)和共源(yuan)级(ji)两(liang)种放(fang)大(da)器的小信号增(zeng)益的联系和区别，对共栅级(ji)放(fang)大(da)器主要是(shi)本征增(zeng)益一项进(jin)行考(kao)察(cha)，用通用公(gong)式来考(kao)察(cha)共栅级(ji)。

通(tong)用公(gong)式

输入电阻(zu)为(wei)零(ling)的共栅级

上文(wen)共(gong)源(yuan)级中对于(yu)输入(ru)电阻没有提(ti)及的原因时共(gong)栅(zha)级的输入(ru)阻抗在低频中一般认(ren)为是 ∞  ，不考虑。对于(yu)共(gong)栅(zha)级，输入(ru)信号直接(jie)接(jie)入(ru)电路(lu)中，需要(yao)考虑输入(ru)电阻。

左图中是直接耦合(he)的共(gong)栅级，V b接固定电位(wei)，以(yi)电阻(zu)R D为(wei)负载。右(you)图(tu)为(wei)小(xiao)信(xin)号等效电路（做图(tu)水(shui)平拙劣），栅极(ji)接地，漏端输(shu)出(chu)。该(gai)图(tu)的输(shu)出(chu)电阻（V i n = 0时两压控电流源都为零）很显然为 r 0，负载电(dian)阻(zu)为 R D 。

在上述条件(jian)都交代清楚的(de)的(de)时候(hou)，此时按我们的(de)公式，只(zhi)差源端输入的(de)本征增益了(le)。对于共源级电路(lu)，本征增益为 g m ? r o，该(gai)增(zeng)益反应的(de)(de)时栅源电(dian)压作为控制电(dian)压对于MOS管漏电(dian)流的(de)(de)影响，所以(yi)我们想要(yao)知(zhi)道(dao)共栅级的(de)(de)本征增(zeng)益就需要(yao)考察衬源电(dian)压（背(bei)栅）对于MOS管漏电(dian)流的(de)(de)影响。

对于本征(zheng)增益的(de)理解

同样的(de)，栅(zha)(zha)源电(dian)(dian)压和背栅(zha)(zha)电(dian)(dian)压都是通过压控电(dian)(dian)流(liu)源的(de)方式改(gai)变漏(lou)电(dian)(dian)流(liu)，所以首(shou)先会存在一(yi)个背栅(zha)(zha)电(dian)(dian)压引(yin)发(fa)的(de)增益(yi) g m b ? r o 。问题来了(le)，背栅(zha)(zha)电(dian)(dian)压的(de)存在仅仅引(yin)起(qi)这部分(fen)增益(yi)么(me)？

显然不是，我们(men)从小信(xin)号(hao)电(dian)路(lu)中看到(dao)(dao)(dao)，由于背栅(zha)电(dian)压的存(cun)在，栅(zha)源电(dian)压也被抬升到(dao)(dao)(dao)与背栅(zha)电(dian)压相同的电(dian)位，所以引起了相同数量的第二(er)部分(fen)的增益 g m ? r o，最后，**由于输入信(xin)号(hao)直接接入到(dao)(dao)(dao)电(dian)路(lu)中，由于沟道电(dian)阻的作用，还有一(yi)个电(dian)路(lu)本身的增益 1 **。

所以，综上所述，整个由于(yu)背栅电压引起的增(zeng)益(yi)之和为( g m b ? r o + g m ? r o + 1 ) 。

所以我们可(ke)以通过公式得到(dao)结果：

将(jiang)该(gai)结果与共(gong)源级(ji)(ji)(ji)的(de)电阻负载放大(da)器相比，发现(xian)共(gong)栅(zha)级(ji)(ji)(ji)输入的(de)增益(yi)要大(da)一些（本征增益(yi)比1大(da)一到两个数量级(ji)(ji)(ji)，而背(bei)栅(zha)跨导(dao)比栅(zha)源跨导(dao)要小一个数量级(ji)(ji)(ji)，所以二者整体相差并没有很(hen)大(da)）。

考(kao)虑(lv)输入电阻的共栅级

在结构上，我们(men)看到该小信号(hao)电(dian)路与共源(yuan)级非常相(xiang)似，仅仅是输入从栅(zha)源(yuan)端改(gai)到了衬源(yuan)端，电(dian)路本身的(de)属性（空载(zai)和带载(zai)输出电(dian)阻(zu)）并(bing)没有发生变(bian)化，空载(zai)输出电(dian)阻(zu)为(wei)[r o + R s + ( g m + g m b ) ? R s ? r o ]所以我们(men)从公式直接得(de)出结论。

在将两种放大(da)器进行比较之后，我们得到一些结论：两者在放大(da)方式(shi)上类(lei)似(si)，都是(shi)通过电(dian)压控制(zhi)输出漏(lou)电(dian)流来驱动(dong)负载实现(xian)放大(da)，但两者的(de)(de)放大(da)能力又不相同，共(gong)栅级(ji)的(de)(de)漏(lou)电(dian)流来源(yuan)于多处，故(gu)比共(gong)源(yuan)级(ji)放大(da)能力更强。而(er)共(gong)源(yuan)级(ji)放大(da)方式(shi)单纯(chun)，对于电(dian)路的(de)(de)改变较小，便于分(fen)析(xi)，同时也避免了体(ti)效(xiao)应。

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