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电子技术——分立MOS放大电路
有了前两节的学习,即三种放大器配置和偏置方法之后,我们可以通过现成的分立晶体管、电阻、电容等搭建分立MOS放大电路。 DC偏置基本结构在本节我们选用的DC偏置基本结构是如图所示的源极恒流源的偏置方案,下图展示了各个节点的电压和各个支路的电流。 正如前几节所说,共源极(CS)放大器是使用最广泛的放大器,分立电路如下图所示:
为了保证信号源不受DC偏置的影响反过来信号源不影响DC的偏置,信号源由电容 C C 1 C_{C1} CC1 连入MOS管的栅极,这个电容称为 耦合电容 ,耦合电容将信号耦合到DC中,并从信号源和MOS管之间阻断DC。同样的当信号的频率越低,耦合电容的效果越不好,对于目前,我们假设耦合电容对我们期望的信号都是零阻抗的。若信号源能提供一个合适的DC地的话,可以将信号源直接连入栅极, R G R_G RG 和 C C 1 C_{C1} CC1 其实可以不用设置。 在漏极的输出电压信号通过电容 C C 2 C_{C2} CC2 接入负载 R L R_L RL 。我们假设耦合电容对我们期望的信号都是零阻抗的,因此 v o = v d v_o = v_d vo=vd 。 为了计算这个电路的特性参数,我们将MOS管用等效的混合 π \pi π 模型代替。如下图:
R i n = R G R_{in} = R_G Rin=RG 为了保证输入电阻尽可能大,那么选择 R G R_G RG 的时候也应该选择大电阻。有限的输入阻抗使得整体电压增益变为: G v = − R G R G + R s i g g m ( R D ∣ ∣ R L ∣ ∣ r o ) G_v = -\frac{R_G}{R_G + R_{sig}} g_m (R_D || R_L || r_o) Gv=−RG+RsigRGgm(RD∣∣RL∣∣ro) 带源极电阻的共源极(CS)放大器之前我们学习过引入源极电阻的作用,带源极电阻的共源极(CS)放大器的电路如下图所示:
G v = − R G R G + R s i g R D ∣ ∣ R L 1 / g m + R s G_v = -\frac{R_G}{R_G + R_{sig}} \frac{R_D || R_L}{1/g_m + R_s} Gv=−RG+RsigRG1/gm+RsRD∣∣RL 共栅极(CG)放大器下图展示了共栅极(CG)放大器的分立电路:
最后一个放大器电路是共漏极(CD)放大器,也就是源极跟随器。下图展示了对应的分立电路:
G v = R G R G + R s i g ( R L ∣ ∣ r o ) ( R L ∣ ∣ r o ) + 1 / g m G_v = \frac{R_G}{R_G + R_{sig}} \frac{(R_L || r_o)}{(R_L || r_o) + 1/g_m} Gv=RG+RsigRG(RL∣∣ro)+1/gm(RL∣∣ro) |
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