三、共柵級(Common-Gate Stage)
圖3.1.1 共柵級
圖1.1.1 電阻負載的共源級
1.分析與簡化
不嚴謹地說,共柵級與共源級是一樣的。回看單級放大器1中的電阻負載的共源級,與圖3.1.1相比,兩者最大的不同是共源級從柵極輸入信號,而共柵級從源極輸入信號。
兩者相同點在于,都是通過改變M1的VGS產生小信號電流,流經負載產生輸出信號。 這樣去理解,那我們的思路就豁然開朗了。
但分析兩者之間的區別對我們來說才是重要的,有以下2個不同:
①共柵級以源極為信號輸入端,輸入阻抗小;②共柵級的源極與襯底之間存在電位差,需要考慮襯底偏置效應(體效應)。
2.重要指標的推導
因此,共柵級的等效跨導由gm1變為(gm1+gmb1):
gm1 → (gm1+gmb1)
可見體效應增大了共柵級的等效跨導。
輸入阻抗為:
R in =1/(gm1+gmb1)
******可見體效應進一步減小了共柵級的輸入阻抗。
輸出阻抗與共源級一致:
Rout=RD||ro1
故增益為:
**** |Av| =**(gm1+gmb1)( RD||ro1 ****** )
可見體效應增大了共柵級的增益。
3.共柵級的特點
①可以****用作阻抗變換。 輸入阻抗是晶體管跨導的函數,可以通過改變晶體管偏置條件控制輸入阻抗,在阻抗匹配中很有用。
② 增益比共源級略大。 體效應增大了共柵級的等效跨導。
四、共源共柵級(Cascode Stage)
圖4.1.1 電阻負載的共源級
這一部分非常重要!!!!!!用得很多!!!!!!
但是我懶得寫了,大同小異,大概就是共源級+共柵級。
最主要這幾個特點:
①輸出阻抗很大。可以參考我MOS等效輸入阻抗那篇文章。
②增益很大。輸出阻抗很大,所以增益也很大。
③限制輸出動態范圍(Swing)。同一條支路堆疊了更多的MOS,要保證其一直工作在飽和區,就需要消耗一定的壓降。
因此,輸出電壓的最大值、最小值都會受到限制。可以采用折疊共源共柵緩解這個問題,但是會增加功耗。
④屏蔽特性。因為增益很大,所以輸出端的電壓變化基本上不會影響到輸入端。
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