计算机硬件及网络chapter放大器的频率特性.pptx
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1、2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路1主要内容主要内容n密勒定理密勒定理n极点与结点的关联极点与结点的关联n共源级共源级n源跟随器源跟随器n共栅极共栅极n共源共栅极共源共栅极n差动对差动对2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路26.1.1 密勒定理密勒定理密勒定理密勒定理:如果图如果图(a)的电路可以转换成图的电路可以转换成图(b)的电路的电路,则则,其中其中 .,2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路3证明证明:通过阻抗通过阻抗Z由由X流向流向Y的电流等于的电流等于 .由于这两个电路由于这两个电路等效等效,必定有相等的电流流过必定有相等的电流流过Z1.于是有于是有:类似有
2、类似有2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路4什么条件下可以利用密勒定理进行上述转换呢什么条件下可以利用密勒定理进行上述转换呢?a.若阻抗若阻抗Z在在X和和Y点之间只有一个信号通路点之间只有一个信号通路,则转换往往则转换往往不成立不成立.b.阻抗阻抗Z与信号主通路并联的情况下与信号主通路并联的情况下,密勒定理可能成立密勒定理可能成立.2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路5练习练习:计算电路的输入电阻计算电路的输入电阻.2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路66.1.2 极点与结点的关联极点与结点的关联考考虑虑几几个个放放大大器器的的简简单单级级联联电电路路,如如下下图图所所
3、示示.A1,A2 是是理理想想的的电电压压放放大大器器;R1,R2 是是每每级级的的输输出出电电阻阻;Cin,CN 表表示示每每级级的的输输入入电容电容;CP 表示负载电容表示负载电容.如何写该电路的传输函数如何写该电路的传输函数?2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路72024/4/10 周三CMOS模拟集成电路8极点的确定极点的确定:由由相相应应一一个个结结点点到到地地”看看到到的的”总总电电容容乘乘以以从从这这个个结结点点到到地地看看到到的的总总电电阻阻,得得到到了了时时间间常常数数 ,于于是是可可以以得得到到一一个个极极点的频率点的频率 .电路中的每一个结点对传输函数贡献一个极点
4、电路中的每一个结点对传输函数贡献一个极点.在在许许多多电电路路中中,我我们们可可以以利利用用这这种种极极点点与与结结点点之之间间的的联联系系估估算电路的传输函数算电路的传输函数.2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路9例例6.4 忽略沟道长度调制效应忽略沟道长度调制效应,计算电路的传输函数计算电路的传输函数.2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路10假定假定:=0,M1工作在饱和区工作在饱和区.6.2 共源级共源级考虑由有限源电阻考虑由有限源电阻RS所驱动的共源所驱动的共源级电路级电路,如如6.10所示所示.a.通过极点与对应结点相关联的方法估算传输函数通过极点与对应结点相关联的方
5、法估算传输函数:从从X点到地看到的总电容为点到地看到的总电容为2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路11从输出点到地看到的总电容为从输出点到地看到的总电容为输入极点的值为输入极点的值为(6.1)(6.2)输出极点的值为输出极点的值为2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路12若若RS相对较大时相对较大时,电路简化成图电路简化成图6.11的模型的模型(忽略忽略RS的影响的影响).2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路13于是于是,可以得到电路的传输函数可以得到电路的传输函数:主要误差主要误差:a.没有考虑电路零点的存在没有考虑电路零点的存在;b.用低频增益用低频增益 -gmRD
6、近似放大器的增益近似放大器的增益.由于输出结点的电由于输出结点的电容等原因容等原因,放大器的增益会随频率变化放大器的增益会随频率变化.2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路14b.利用等效电路求精确的传输函数利用等效电路求精确的传输函数.(6.19)(6.20)从式从式(6.20)可得可得(6.21)2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路15将式将式(6.21)代入式代入式(6.19)得到得到(6.22)也就是也就是(6.23)其中其中,2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路16将传输函数的分母写成下面的形式将传输函数的分母写成下面的形式:若若,即即 比比 远离原点远离原点,
7、则则s的系数近似等于的系数近似等于,于是得到于是得到与与(6.1)式比较可知式比较可知,与输入结点关联的极点的直观方法可近似与输入结点关联的极点的直观方法可近似计算极点计算极点,且可用且可用放大器的低频增益放大器的低频增益计算计算 CGD 的密勒乘积项的密勒乘积项.2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路17第二极点为第二极点为若若,则则2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路18式式(6.23)的传输函数显示有一个零点的传输函数显示有一个零点,它是由于输它是由于输入和输出通过入和输出通过 CGD 直接耦合产生的直接耦合产生的.根据传输函数可知根据传输函数可知,当当 时时,即输出接地即
8、输出接地,且输出短路电流为且输出短路电流为0,则有则有如何计算零点如何计算零点?2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路19例例6.5 ,计算电路的传输函数计算电路的传输函数(课后练习课后练习)2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路20输入阻抗的计算输入阻抗的计算a.近似计算近似计算:根据密勒定理可以得到根据密勒定理可以得到b.高频时高频时,考虑输出结点对输入的影响考虑输出结点对输入的影响总的输入阻抗为上式与总的输入阻抗为上式与 的并联的并联.2024/4/10 周三CMOS模拟集成电路216.3 源跟随器源跟随器(a)考虑右图所示的电路考虑右图所示的电路,如何利用如何利用密勒定理密
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