單級(jí)放大器及頻率特性(2)

1、放大器的頻率特性放大器的頻率特性頻率特性的基本概念和分析方法頻率特性的基本概念和分析方法o 在設(shè)計(jì)模擬集成電路時(shí)，所要處理的信號(hào)是在某一在設(shè)計(jì)模擬集成電路時(shí)，所要處理的信號(hào)是在某一段頻率內(nèi)的，即是所謂的帶寬。段頻率內(nèi)的，即是所謂的帶寬。o 對(duì)于放大電路而言，一般都存在電抗元件，由于它對(duì)于放大電路而言，一般都存在電抗元件，由于它們?cè)诟鞣N頻率下的電抗值不同，因而使放大器對(duì)不們?cè)诟鞣N頻率下的電抗值不同，因而使放大器對(duì)不同頻率信號(hào)的放大效果不完全一致，信號(hào)在放大過(guò)同頻率信號(hào)的放大效果不完全一致，信號(hào)在放大過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生失真，所以要考慮放大器的頻率特性。程中會(huì)產(chǎn)生失真，所以要考慮放大器的頻率特性。o 頻率

2、特性是指放大器對(duì)不同頻率的正弦信號(hào)的穩(wěn)態(tài)頻率特性是指放大器對(duì)不同頻率的正弦信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。響應(yīng)特性。基本概念基本概念1、頻率特性和通頻帶、頻率特性和通頻帶o放大器的頻率特性定義為電路的電壓增益與頻率間的關(guān)系：放大器的頻率特性定義為電路的電壓增益與頻率間的關(guān)系： o式中式中AV(f)反映的是電壓增益的模與頻率之間的關(guān)系，稱之為反映的是電壓增益的模與頻率之間的關(guān)系，稱之為幅頻特性；而幅頻特性；而 則為放大器輸出電壓與輸入電壓間的相位差則為放大器輸出電壓與輸入電壓間的相位差 與頻率的關(guān)系，稱為相頻特性。與頻率的關(guān)系，稱為相頻特性。o所以放大器的頻率特性由幅頻特性與相頻特性來(lái)表述。所以放大器的頻率

3、特性由幅頻特性與相頻特性來(lái)表述。o低頻區(qū)：在這一頻率范圍內(nèi)，低頻區(qū)：在這一頻率范圍內(nèi)，MOS管的電容可視為開路，此管的電容可視為開路，此時(shí)放大器的電壓增益為最大。當(dāng)頻率高于該頻率時(shí)，放大器的時(shí)放大器的電壓增益為最大。當(dāng)頻率高于該頻率時(shí)，放大器的電壓增益將會(huì)下降。電壓增益將會(huì)下降。o上限頻率：當(dāng)工作頻率增大使電壓增益下降到低頻區(qū)電壓增益上限頻率：當(dāng)工作頻率增大使電壓增益下降到低頻區(qū)電壓增益的的1/ 時(shí)的頻率。時(shí)的頻率。o高頻區(qū)：頻率高于中頻區(qū)的上限頻率的區(qū)域。高頻區(qū)：頻率高于中頻區(qū)的上限頻率的區(qū)域。)()(ffAAVV )( f2基本概念基本概念2、幅度失真與相位失真、幅度失真與相位失真o 因?yàn)?/p>

4、放大器的輸入信號(hào)包含有豐富的頻率成分，若放大因?yàn)榉糯笃鞯妮斎胄盘?hào)包含有豐富的頻率成分，若放大器的頻帶不夠?qū)?，則不同的信號(hào)頻率的增益不同，因而器的頻帶不夠?qū)?，則不同的信號(hào)頻率的增益不同，因而產(chǎn)生失真，稱之為頻率失真。產(chǎn)生失真，稱之為頻率失真。o 頻率失真反映在兩個(gè)方面：頻率失真反映在兩個(gè)方面： 幅度失真：信號(hào)的幅度產(chǎn)生的失真幅度失真：信號(hào)的幅度產(chǎn)生的失真 相位失真：不同頻率產(chǎn)生了不同的相移，引起輸出波形相位失真：不同頻率產(chǎn)生了不同的相移，引起輸出波形的失真。的失真。o 由于線性電抗元件引起的頻率失真又稱為線性失真。由于線性電抗元件引起的頻率失真又稱為線性失真。o 而由于非線性元件（三極管等）的特

5、性曲線的非線性所而由于非線性元件（三極管等）的特性曲線的非線性所引起，稱為非線性失真。引起，稱為非線性失真。基本概念基本概念3 用分貝表示放大倍數(shù)用分貝表示放大倍數(shù)o 增益一般以分貝表示時(shí)，可以有兩種形式，增益一般以分貝表示時(shí)，可以有兩種形式，即：即： 功率放大倍數(shù)：功率放大倍數(shù)： 電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：)(lg10)(dBPPdBAioP )(lg20lg10)(22dBVVVVdBAioioV 基本概念基本概念4對(duì)數(shù)頻率特性對(duì)數(shù)頻率特性o 頻率采用對(duì)數(shù)分度，而幅值（以分貝表示的頻率采用對(duì)數(shù)分度，而幅值（以分貝表示的電壓增益）或相角采用線性分度來(lái)表示放大電壓增益）或相角采用線性分度來(lái)表

6、示放大器的頻率特性，這種以對(duì)數(shù)頻率特性表示的器的頻率特性，這種以對(duì)數(shù)頻率特性表示的兩條頻率特性曲線，就稱為對(duì)數(shù)頻率特性，兩條頻率特性曲線，就稱為對(duì)數(shù)頻率特性，也稱為波特圖。也稱為波特圖。o 對(duì)數(shù)頻率特性一般是用折線近似表示的。對(duì)數(shù)頻率特性一般是用折線近似表示的。求解方法求解方法總述總述o 對(duì)頻率特性的研究一般是基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳對(duì)頻率特性的研究一般是基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸函數(shù)的零極點(diǎn)的研究。輸函數(shù)的零極點(diǎn)的研究。o 由信號(hào)與系統(tǒng)的理論可知傳輸函數(shù)的零點(diǎn)決由信號(hào)與系統(tǒng)的理論可知傳輸函數(shù)的零點(diǎn)決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，而傳輸函數(shù)的極點(diǎn)所定了系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，而傳輸函數(shù)的極點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的就是系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率。對(duì)應(yīng)的就

7、是系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率。o 因此頻率特性的研究主要是通過(guò)等效電路推因此頻率特性的研究主要是通過(guò)等效電路推導(dǎo)出電路的傳輸函數(shù)，進(jìn)而求出零、極點(diǎn)以導(dǎo)出電路的傳輸函數(shù)，進(jìn)而求出零、極點(diǎn)以確定電路的頻率特性。確定電路的頻率特性。以以CS電路為例：電路及等效模型電路為例：電路及等效模型帶寬估算（帶寬估算（1）o 為了求解其傳輸出函數(shù)，先忽略為了求解其傳輸出函數(shù)，先忽略ro與與Cdb（通過(guò)后通過(guò)后面的分析可以發(fā)現(xiàn)該假設(shè)是成立的）面的分析可以發(fā)現(xiàn)該假設(shè)是成立的）o 將等效電路在下圖中直線切開后求出右半圖所示電將等效電路在下圖中直線切開后求出右半圖所示電路的等效輸入特性。路的等效輸入特性。帶寬估算（帶寬估算（2）密

8、勒等效密勒等效o 假設(shè)假設(shè)Av（s）的零極點(diǎn)頻率遠(yuǎn)高于要設(shè)計(jì)的零極點(diǎn)頻率遠(yuǎn)高于要設(shè)計(jì)的帶寬，因此可以用直流值代替的帶寬，因此可以用直流值代替Av（s）n 這就是所謂的這就是所謂的“密勒等效密勒等效”n 在后續(xù)工作中需驗(yàn)證一下這個(gè)假設(shè)是否真正有效在后續(xù)工作中需驗(yàn)證一下這個(gè)假設(shè)是否真正有效o 密勒等效后可以得到：密勒等效后可以得到：o 相當(dāng)于一個(gè)到地的電容是相當(dāng)于一個(gè)到地的電容是 ，即為放大了的電容。即為放大了的電容。密勒等效密勒等效o 一些特例：一些特例：輸入網(wǎng)絡(luò)o 非常簡(jiǎn)單！非常簡(jiǎn)單！n 至少比采用真正的表達(dá)式求解簡(jiǎn)單至少比采用真正的表達(dá)式求解簡(jiǎn)單o 接下來(lái)就需進(jìn)行驗(yàn)證，了解一下與接下來(lái)就需進(jìn)

9、行驗(yàn)證，了解一下與Spice仿真間的仿真間的匹配度匹配度o 這就需要估算這就需要估算Cgd與與Cgb外部電容的估算oCgd：o通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)換頻率圖來(lái)估算通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)換頻率圖來(lái)估算Cgb。o忽略外部電容時(shí)：忽略外部電容時(shí)：o考慮外部電容時(shí)：考慮外部電容時(shí)：o通過(guò)通過(guò)Spice仿真可以得到如圖所示仿真可以得到如圖所示的曲線的曲線轉(zhuǎn)換頻率圖轉(zhuǎn)換頻率圖改進(jìn)的帶寬估算改進(jìn)的帶寬估算o 根據(jù)轉(zhuǎn)換頻率圖，可以求得：根據(jù)轉(zhuǎn)換頻率圖，可以求得：o 而仿真結(jié)果為：而仿真結(jié)果為：f-3dB=180MHzo 兩者匹配得很好（誤差為兩者匹配得很好（誤差為2%）假設(shè)的驗(yàn)證（假設(shè)的驗(yàn)證（1）o 密勒等效是否正確的驗(yàn)證是很有趣的

10、，并且密勒等效是否正確的驗(yàn)證是很有趣的，并且也是需要的也是需要的o 我們假設(shè)在達(dá)到所需頻率要求時(shí)滿足：我們假設(shè)在達(dá)到所需頻率要求時(shí)滿足：o 計(jì)算計(jì)算Av（s）中零極點(diǎn)的頻率值為：中零極點(diǎn)的頻率值為：假設(shè)的驗(yàn)證（假設(shè)的驗(yàn)證（2）o 前面還假設(shè)了前面還假設(shè)了Cdb的影響可以忽略：怎樣確定這的影響可以忽略：怎樣確定這個(gè)假設(shè)是可行的呢？個(gè)假設(shè)是可行的呢？o 一個(gè)可能方法是重新推導(dǎo)考慮一個(gè)可能方法是重新推導(dǎo)考慮Cdb時(shí)的時(shí)的Av（s）假設(shè)的驗(yàn)證（假設(shè)的驗(yàn)證（3）o 由上式可以看出其零點(diǎn)并沒(méi)有變化，但極點(diǎn)頻率降低了，由上式可以看出其零點(diǎn)并沒(méi)有變化，但極點(diǎn)頻率降低了，由由Spice的輸出中可以得到的輸出中可

11、以得到Cdb=35.8fF，所以有：所以有：o 3.7GHz180MHz，因此可以看出其影響很小。，因此可以看出其影響很小。n 但如果在放大器的輸出端增加一些負(fù)載電容時(shí)會(huì)有但如果在放大器的輸出端增加一些負(fù)載電容時(shí)會(huì)有什么影響呢？什么影響呢？o 即與即與Cdb平行的電容平行的電容負(fù)載的影響（負(fù)載的影響（1）o 假設(shè)假設(shè)CL=10pF，則有：則有：負(fù)載的影響（負(fù)載的影響（2）o 很明顯當(dāng)負(fù)載很明顯當(dāng)負(fù)載CL=10pF時(shí)，其密勒等效則不再時(shí)，其密勒等效則不再成立。成立。o 當(dāng)當(dāng)CL為一個(gè)大的電容時(shí)，該電路會(huì)如何工作？為一個(gè)大的電容時(shí)，該電路會(huì)如何工作？n 在在CL“損壞損壞”Vgs到到Vo的增益之前

12、，的增益之前，Cgd只在低頻時(shí)被只在低頻時(shí)被放大。放大。n 由由Cgd產(chǎn)生的極點(diǎn)不再是電路的產(chǎn)生的極點(diǎn)不再是電路的-3dB帶寬點(diǎn)。帶寬點(diǎn)。n 直觀地，該電路的帶寬直觀地，該電路的帶寬-3dB主要由主要由CL決定。決定。o 總之，總之，CL減小減小Vgs到到Vo的增益，必然減小了的增益，必然減小了Vi到到Vo的增益。的增益。o 對(duì)于很大的對(duì)于很大的CL，電路帶寬可以很直觀近似得到。電路帶寬可以很直觀近似得到。零值時(shí)間常數(shù)分析（零值時(shí)間常數(shù)分析（ZVTC）o 對(duì)于不滿足密勒等效的電路該如何計(jì)算？對(duì)于不滿足密勒等效的電路該如何計(jì)算？n 幸運(yùn)的是，存在更一般的方法來(lái)估算任意電路的帶幸運(yùn)的是，存在更一般

13、的方法來(lái)估算任意電路的帶寬（在限制范圍內(nèi)）寬（在限制范圍內(nèi)）n 并且不需要推導(dǎo)出一個(gè)完整的并且不需要推導(dǎo)出一個(gè)完整的s域傳輸函數(shù)域傳輸函數(shù)n “ZVTC分析分析”或或“開路時(shí)間常數(shù)分析開路時(shí)間常數(shù)分析”即可：即可：o 保留一個(gè)電容而將其它電容移走，將獨(dú)立電壓源短路，保留一個(gè)電容而將其它電容移走，將獨(dú)立電壓源短路，獨(dú)立電流源開路獨(dú)立電流源開路o 計(jì)算從電容看過(guò)去的電阻，并計(jì)算計(jì)算從電容看過(guò)去的電阻，并計(jì)算j=RjoCjo 同理計(jì)算出每個(gè)電容所對(duì)應(yīng)的同理計(jì)算出每個(gè)電容所對(duì)應(yīng)的jo 將所有的時(shí)間常數(shù)相加后即可求出其帶寬將所有的時(shí)間常數(shù)相加后即可求出其帶寬例（例（1）o 第一步：考慮第一步：考慮C1的

14、時(shí)間常數(shù)的時(shí)間常數(shù)例（例（2）o 第二步：第二步：C2o 第三步：第三步：C3基于基于ZVTC的帶寬估算的帶寬估算o 由例由例2中的電容值可求得：中的電容值可求得：o 與采用密勒等效法（與采用密勒等效法（184MHz）及）及Spice仿仿真結(jié)果（真結(jié)果（180MHz）非常相近。）非常相近。考慮考慮CL的情況的情況o 如同前例，考慮一個(gè)大的負(fù)載電容如同前例，考慮一個(gè)大的負(fù)載電容CL，則有：，則有：o 第三個(gè)時(shí)間常數(shù)起主要作用，與仿真相似。第三個(gè)時(shí)間常數(shù)起主要作用，與仿真相似。o 所以這是一種很有效的方法：所以這是一種很有效的方法：n密勒效應(yīng)是在不考慮輸出負(fù)載效應(yīng)下才有用密勒效應(yīng)是在不考慮輸出負(fù)載

15、效應(yīng)下才有用o 更重要的是這種方法可以找到影響電路頻率特性的內(nèi)在更重要的是這種方法可以找到影響電路頻率特性的內(nèi)在元件。元件。ZVTC機(jī)理機(jī)理o 如果不存在其它電容，我們將會(huì)得到與帶寬有關(guān)的每一如果不存在其它電容，我們將會(huì)得到與帶寬有關(guān)的每一個(gè)時(shí)間常數(shù)，個(gè)時(shí)間常數(shù)，“內(nèi)在帶寬瓶頸內(nèi)在帶寬瓶頸”。o 為了簡(jiǎn)化，為了簡(jiǎn)化，ZVTC方法將方法將“內(nèi)在帶寬瓶頸內(nèi)在帶寬瓶頸”線性相加以簡(jiǎn)線性相加以簡(jiǎn)化估算總的帶寬?；浪憧偟膸?。o 數(shù)學(xué)上，數(shù)學(xué)上，ZVTC方法是基于以下的近似式：方法是基于以下的近似式：o 由該式可以發(fā)現(xiàn)：由該式可以發(fā)現(xiàn)：n b1對(duì)應(yīng)于電路中所有時(shí)間常數(shù)之和。對(duì)應(yīng)于電路中所有時(shí)間常數(shù)之和

16、。n 除非存在除非存在“非集總非集總”復(fù)雜的極點(diǎn)，或幾個(gè)幅度可比的限復(fù)雜的極點(diǎn)，或幾個(gè)幅度可比的限制極點(diǎn)，一般情況下以上近似都是正確的。制極點(diǎn)，一般情況下以上近似都是正確的。ZVTC方法的討論方法的討論簡(jiǎn)單的例子簡(jiǎn)單的例子o 實(shí)際的帶寬為：實(shí)際的帶寬為：o 采用采用ZVTC估算值為：估算值為：o 兩者幾乎存在兩者幾乎存在-22%的誤差。的誤差。o ZVTC估算法是一種趨向于保守的方法：估算法是一種趨向于保守的方法：n 實(shí)際的帶寬幾乎總是不小于所估算的帶寬。實(shí)際的帶寬幾乎總是不小于所估算的帶寬。ZVTC方法的討論方法的討論o 對(duì)于只有一個(gè)主極點(diǎn)的電路，估算精度較好對(duì)于只有一個(gè)主極點(diǎn)的電路，估算精

17、度較好n如同前面已分析的，其誤并只有如同前面已分析的，其誤并只有2%左右左右n幸運(yùn)的是，許多實(shí)際的電路確實(shí)是一個(gè)主極點(diǎn)幸運(yùn)的是，許多實(shí)際的電路確實(shí)是一個(gè)主極點(diǎn)o 運(yùn)用運(yùn)用ZVTC方法之前，須忽略一些諸如方法之前，須忽略一些諸如AC耦合耦合電容等電容等n這此電容在高頻情況下會(huì)被短路，因此不會(huì)降低信號(hào)帶寬這此電容在高頻情況下會(huì)被短路，因此不會(huì)降低信號(hào)帶寬n可以采用可以采用“短路時(shí)間常數(shù)短路時(shí)間常數(shù)”方法來(lái)確定耦合電容值：方法來(lái)確定耦合電容值：o 參考參考Tom Lee的相關(guān)內(nèi)容的相關(guān)內(nèi)容o ZVTC方法對(duì)于傳輸函數(shù)的零點(diǎn)并未作何涉及方法對(duì)于傳輸函數(shù)的零點(diǎn)并未作何涉及共源級(jí)的頻率響應(yīng)共源級(jí)的頻率響應(yīng)

18、一、電路的零極點(diǎn)一、電路的零極點(diǎn)1 等效電路法等效電路法o 以二極管連接的增強(qiáng)型以二極管連接的增強(qiáng)型NMOS為負(fù)載的共源放大器電為負(fù)載的共源放大器電路如圖所示，則根據(jù)路如圖所示，則根據(jù)MOS管高頻小信號(hào)等效模型，可管高頻小信號(hào)等效模型，可以得到小信號(hào)等效電路。以得到小信號(hào)等效電路。共源級(jí)的頻率響應(yīng)共源級(jí)的頻率響應(yīng)o 進(jìn)一步簡(jiǎn)化，可得如圖所示的等效電路。進(jìn)一步簡(jiǎn)化，可得如圖所示的等效電路。o 上圖所示的等效電路中，有：上圖所示的等效電路中，有：2221mbmdsdsggggG LsbgsdbCCCCC 221共源級(jí)的頻率響應(yīng)共源級(jí)的頻率響應(yīng)o 根據(jù)根據(jù)KCL定理求解出上圖中各節(jié)點(diǎn)的電流，可得到：

19、定理求解出上圖中各節(jié)點(diǎn)的電流，可得到： (6.1) (6.2)o 由式由式(6.1)可得到：可得到： (6.3)o 把式把式(6.3)代入式代入式(6.1)，可得：，可得：0)(11111 sCVVsCVRVVgdogdSi0)()(1111 GCsVVgsCVVomgdo sCgCsGsCVVgdmgdo1111 sCVsCgsCCGsCCRVRVgdogdmgdgdgsSoSi1111111)()( 共源級(jí)的頻率響應(yīng)共源級(jí)的頻率響應(yīng)o 即有：即有： o 上式中上式中o 由上式可以看出此傳輸函數(shù)的分母為由上式可以看出此傳輸函數(shù)的分母為s的二階函數(shù)，的二階函數(shù)，存在兩個(gè)極點(diǎn)，分子為存在兩個(gè)極點(diǎn)

20、，分子為s的一階函數(shù)，存在一個(gè)零點(diǎn)。的一階函數(shù)，存在一個(gè)零點(diǎn)。o 其零點(diǎn)為上式中分子為零時(shí)的其零點(diǎn)為上式中分子為零時(shí)的s的值，所以令的值，所以令Cgd1sgm1=0得得sz=gm1/Cgd1，并且該零點(diǎn)在，并且該零點(diǎn)在s平面的平面的右半平面，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。右半平面，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。 1/ )()/1(/ )()(1111211 sGCCCRCGgRsGRGgsCsVVgdgsSgdmSSmgdio CCCCCCgdgsgdgs1111 共源級(jí)的頻率響應(yīng)共源級(jí)的頻率響應(yīng)o 上式中分母很復(fù)雜，為了求出它的極點(diǎn)，先進(jìn)行一上式中分母很復(fù)雜，為了求出它的極點(diǎn)，先進(jìn)行一些假設(shè)：假設(shè)式中存在兩個(gè)極點(diǎn)分別為

21、些假設(shè)：假設(shè)式中存在兩個(gè)極點(diǎn)分別為P1與與P2，則其分母可表示成則其分母可表示成（sP1）（）（sP2），根據(jù)，根據(jù)極點(diǎn)定義，分母為極點(diǎn)定義，分母為0時(shí)的時(shí)的s的值即為其極點(diǎn)，因此有：的值即為其極點(diǎn)，因此有：o 為了獲得相同的分母形式，上式除以為了獲得相同的分母形式，上式除以P1P2就可就可得到：得到： 0)()(s212122p1 pppppsss 01)11(21212 sspppp 共源級(jí)的頻率響應(yīng)共源級(jí)的頻率響應(yīng)o 假設(shè)兩極點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，即假設(shè)兩極點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，即|P1| (1+gm RD)CGD+RD(CGD +CDB)/RS，則：，則：o 與輸出極點(diǎn)完全相同，即只有當(dāng)與輸出極點(diǎn)完全相同

22、，即只有當(dāng)CGS是頻率特性中的主要是頻率特性中的主要分量時(shí)，用密勒電容等效的方法求輸出極點(diǎn)才是有效的。分量時(shí)，用密勒電容等效的方法求輸出極點(diǎn)才是有效的。o 另外還可看出：當(dāng)另外還可看出：當(dāng)Cgd1與與C的值都較小時(shí)，輸入極點(diǎn)為主的值都較小時(shí)，輸入極點(diǎn)為主極點(diǎn)；而當(dāng)極點(diǎn)；而當(dāng)C很大時(shí)，則輸出極點(diǎn)為其主極點(diǎn)，并將很大時(shí)，則輸出極點(diǎn)為其主極點(diǎn)，并將G的的值代入，則在該條件下系統(tǒng)的主極點(diǎn)簡(jiǎn)化為：值代入，則在該條件下系統(tǒng)的主極點(diǎn)簡(jiǎn)化為：（gm2+gmb2）/C。 )( / )(11111P2CCGGCCCCRCRgdgsgdgsSgsS 共源級(jí)的頻率響應(yīng)共源級(jí)的頻率響應(yīng)二、輸入阻抗二、輸入阻抗o 在高頻

23、時(shí)，考慮在高頻時(shí)，考慮MOS的分布電容后，共源放大級(jí)的分布電容后，共源放大級(jí)的輸入阻抗并不為無(wú)窮大，因此在分析高頻等效電的輸入阻抗并不為無(wú)窮大，因此在分析高頻等效電路必須討論其輸入電阻值。路必須討論其輸入電阻值。o 從密勒等效電路圖很直觀得到在忽略輸出對(duì)輸入的從密勒等效電路圖很直觀得到在忽略輸出對(duì)輸入的影響時(shí)的輸入阻抗為：影響時(shí)的輸入阻抗為： o 但在高頻時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)的作用必須考慮在內(nèi)，即應(yīng)但在高頻時(shí)，輸出節(jié)點(diǎn)的作用必須考慮在內(nèi)，即應(yīng)為為Cgs1與其后的輸入電阻并聯(lián)而得。與其后的輸入電阻并聯(lián)而得。 sCGgCsCZgdmgsii)/1(11111 共源級(jí)的頻率響應(yīng)共源級(jí)的頻率響應(yīng)o 根據(jù)求輸入

24、電阻的方法，假設(shè)在高頻小信號(hào)等效電根據(jù)求輸入電阻的方法，假設(shè)在高頻小信號(hào)等效電路圖中的路圖中的V1點(diǎn)加上電壓點(diǎn)加上電壓V，且令，且令Cgd1上的電流為上的電流為I，則根據(jù)基爾霍夫定理可得：則根據(jù)基爾霍夫定理可得： o 因此：因此：o 所以該電路的輸入阻抗應(yīng)為：所以該電路的輸入阻抗應(yīng)為：VsCIGsCGVgIgdm 11/1/1)( )/1(/ )(1111GsCGgsCGCCsIVmgsgd )/1(/ )(11111GsCGgsCGCCssCZmgsgdgsi 共源級(jí)的頻率響應(yīng)共源級(jí)的頻率響應(yīng)o 若若 1，且，且 時(shí)，時(shí)，則輸入阻抗主要是容性的。則輸入阻抗主要是容性的。o 然而在更高頻率下，

25、由于上式中包含了實(shí)部然而在更高頻率下，由于上式中包含了實(shí)部與虛部，即輸入阻抗中有阻性也有容性存在。與虛部，即輸入阻抗中有阻性也有容性存在。實(shí)際上若實(shí)際上若Cgd1較大，則在較大，則在M1的源極與柵極間的源極與柵極間的有一低阻抗通路，使得的有一低阻抗通路，使得1/gm1與與G均與輸均與輸入并聯(lián)。入并聯(lián)。sCCGgd)(11 )1(11GgsGCmgs 源極跟隨器源極跟隨器 o 電路的零極點(diǎn)電路的零極點(diǎn)o 源極跟隨器常常被用作電平移位或緩沖器，考慮如圖中源極跟隨器常常被用作電平移位或緩沖器，考慮如圖中的所示的源極跟隨器電路，其中的所示的源極跟隨器電路，其中CL代表從輸出節(jié)點(diǎn)到代表從輸出節(jié)點(diǎn)到地的總

26、電容，包括地的總電容，包括CSB1，M2為一個(gè)工作于飽和區(qū)的電為一個(gè)工作于飽和區(qū)的電流源，考慮流源，考慮MOS管分布電容的等效電路如圖所示，并管分布電容的等效電路如圖所示，并可進(jìn)一步簡(jiǎn)化可進(jìn)一步簡(jiǎn)化21dsdsggG LsbdbCCCC 12電路的零極點(diǎn)電路的零極點(diǎn)o 根據(jù)根據(jù)KCL定理，定理， 可以求出：可以求出：o 式中，式中，gmb1/gm1。o 可看出該電路有一個(gè)在左半平面的零點(diǎn)：可看出該電路有一個(gè)在左半平面的零點(diǎn)： o 這是由于在高頻時(shí)由這是由于在高頻時(shí)由CGS耦合的信號(hào)與由放大耦合的信號(hào)與由放大管產(chǎn)生的信號(hào)以相同極性相加。管產(chǎn)生的信號(hào)以相同極性相加。 )1()()()(111121

27、11111GgsCCCRgsCCCCCCRgsCsVVmgsgdSmgdgdgsgsSmgsio )1)(1111gdgsmCCgG 11/gsmZCgs 電路的零極點(diǎn)電路的零極點(diǎn)o 該電路存在兩個(gè)極點(diǎn)。同分析共源放大器的極該電路存在兩個(gè)極點(diǎn)。同分析共源放大器的極點(diǎn)一樣，假設(shè)兩個(gè)極點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，則兩個(gè)極點(diǎn)點(diǎn)一樣，假設(shè)兩個(gè)極點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，則兩個(gè)極點(diǎn)值分別為：值分別為：o 不考慮電源內(nèi)阻，則有：不考慮電源內(nèi)阻，則有：11111)1(gsgdSmmpCCCRgGg )(11111112gdgdgsgsSgsgdSmpCCCCCCRCCCRg 111)1(gsmpCCGg 電路的零極點(diǎn)電路的零極點(diǎn)o一般而

28、言，由于一般而言，由于CCgs1，所以，所以p1Cgd1，所以其輸出阻抗為：，所以其輸出阻抗為：RS。由此可以看。由此可以看出一種趨勢(shì)：即當(dāng)頻率上升時(shí)，其輸出阻抗增大，即該出一種趨勢(shì)：即當(dāng)頻率上升時(shí)，其輸出阻抗增大，即該電路的輸出阻抗具有電抗的性質(zhì)。其輸出阻抗與頻率間電路的輸出阻抗具有電抗的性質(zhì)。其輸出阻抗與頻率間的關(guān)系如圖所示。的關(guān)系如圖所示。輸出阻抗輸出阻抗o 又因?yàn)橐话闱闆r下又因?yàn)橐话闱闆r下RS1/(gm1+gmb1)成立，成立，則上式可簡(jiǎn)化成：則上式可簡(jiǎn)化成：o 用無(wú)源網(wǎng)絡(luò)來(lái)等效表示用無(wú)源網(wǎng)絡(luò)來(lái)等效表示Zo，如圖所示，求解電，如圖所示，求解電阻阻R1、R2與與L的值。的值。sCgsCRZgsmgsSo111)1(1 輸出阻抗輸出阻抗o 利用等效原理，可求