chapter6 放大器的频率特性

若 p 2
p1，则分母D
s2
p1 p 2
s
p1
1
所 以 p1
RS (1
gmRD )CGD
1 RSCGS
RD (CGD
CDB)
前面的分析中，直接使用Miller 等效：Cin 1 gm1RD CGD CGS
in
RS
1
1 gm1RD CGD
RSCGS
仅相差一项，可以用来粗略计算极点
第六章 放大器的频率特性
Frequency response of amp Ch. 6 # 1
本讲内容
• 概述
– Miller效应、结点与极点关联
• 共源电路的频率响应 • 共漏电路的频率响应 • 共源共栅电路的频率响应 • 差分对的频率响应
Frequency response of amp Ch. 6 # 2
CL
CGS
gm
零点sz
gm CGS
为负，位于左半平面。解释：CGS与M1产生电流同向
Frequency response of amp Ch. 6 # 22
共漏电路的频率特性（2）
Vout
Vin
s2RS (CGSCL
CGSCGD
gm sCGS CGDCL ) s gmRSCGD
CL
输出结点Y关联的极点
p,Y
RD
CDB2
1 CL
CGD2
Frequency response of amp Ch. 6 # 33
等效输出阻抗随频率变化
VX
V1
CGD CGD CGS
VX
IX
s
CGDCGS CGD CGS
VX
gm1

(6.20)
Vout (CGD s VX
1 C DB s ) RD g m CGD s
(6.21)
15
CMOS模拟集成电路
将式(6.21)代入式(6.19)得到
Vout [ RS
1
(CGS CGD )s][RD (CGD C DB )s] V Vout CGD s in gm CGD s RS
13
于是,可以得到电路的传输函数:
Vout g m RD ( s) s s Vin (1 )(1 )
in
out
主要误差: a.没有考虑电路零点的存在; b.用低频增益 - gmRD 近似放大器的增益.由于输出结点的电
容等原因,放大器的增益会随频率变化.
2018/11/20
CMOS模拟集成电路
1 CGD CGS 1 ZX // C eq s CGD gm1
out
1 CGD CGS 1 RD // (C eq C DB ) C gm1 GD
CMOS模拟集成电路
IX
VX
2018/11/20
in
out
2018/11/20
CMOS模拟集成电路
10
6.2 共源级
考虑由有限源电阻RS所驱动的共源 级电路,如6.10所示. 假定:λ=0 ,M1工作在饱和区. a.通过极点与对应结点相关联的方法估算传输函数: 从X点到地看到的总电容为
Cin CGS (1 AV )CGD , AV gm RD
第6章 放大器的频 率特性
主要内容


密勒定理 极点与结点的关联 共源级 源跟随器 共栅极 共源共栅极 差动对

第六节、放大器的频率特性一、频率特性的概念如图所示：电容器对交流信号的阻抗与交流信号的频率成反比、与电容的容量成反比。

Zc=1/2πfC在RC串联电路中，当F很低的时候，Zc很大，所以U L1很小。

当F很高的时候，Zc越来越小，所以U L1逐渐接近Ui。

在CR串联电路中，当F很低的时候，Zc很大，所以U L2很接近Ui。

当F很高的时候，Zc越来越小，所以U L2逐渐减小。

二、耦合电容和旁路电容对放大器低频截止频率的影响如图所示：1、耦合电容对放大器低频截止频率的影响在共发射极放大器中，耦合电容与放大器的输入阻抗组成了一个串联回路。

因为耦合电容对交流信号有容抗存在，所以到达放大器b点的信号幅度已经降低。

而且频率越低，耦合电容的容抗越大，输入信号到达放大器b点的信号幅度越低，从而影响放大器在频率低端的电压放大倍数。

这与RC串联电路具有同样的特性。

我们将放大器在频率低端的电压放大倍数降低到正常放大倍数的根号二分之一的频率点称为放大器的低频截止频率。

2、旁路电容对放大器低频截止频率的影响旁路电容对放大器低频截止频率的影响与耦合电容具有同样的原理，只是从放大器三极管发射极看进去的阻抗；与基极看进去的阻抗相差β倍，因此，同样容量的电容器，发射极电容比基极电容对放大器低频特性的影响要大β倍。

所以，耦合电容和旁路电容影响的都是放大器的低频截止频率。

三、影响放大器高频截止频率的因素电子线路的分布电容对放大器高频截止频率的影响最为显著。

1、三极管的极间电容三极管的三个电极之间都存在着分布电容Cce、Ccb、Cce。

这些分布电容的参数都很小，高频小功率三极管的基建电容通常在10PF以下。

在低频的时候容抗很大，对放大器频率特性的影响可以忽略不计。

当进入高频阶段以后，参数很小的分布电容的容抗逐渐减小，对放大器的高频特性越来越严重地产生根本性的制约。

如图A所示：2、分布电容对共发射极放大器高频信号放大能力的影响a、共发射极放大器输入高频信号的时候，基极与发射极之间的极间电容Cbe 会对输入信号产生对的分流的作用。

放大器的频率响应 Ch.6 # 7
密勒定理
密勒定理: (a)
(b)
如果上图(a)的电路可以转换成图(b)
的电路，则:
Z1
Z
(1 Av)
式中
AV
=
VY VX
, 是在所关心的频率下
的小信号增益, 通常为简化计算, 我们一
Z2
Z
(
1
A
1 v
)
般用低频增益来代替AV, 这样足可以使我 们深入理解电路的频率特性。
) CGD
RSCGS
RD( CGD
CDB)
1
放大器的频率响应 Ch.6 # 13
共源放大器的频率特性（2）
V0
Vi
s2RSRD( CG SCG D
CG SCS B
( s CGD g m ) RD CGDCDB) s RS( 1 g mRD
) CGD
RSCGS
RD( CGD
CDB)
1
D
ωsp
1
第六章 放大器的频率响应
放大器的频率响应 Ch. 6 # 1
放大器的频率特性
前面我们对各种单级放大器的分析仅集 中在它们的低频特性上，忽略了器件的寄生 电容和负载电容的影响。然而在模拟电路中 ，电路的速度和其它性能指标是相互影响和 相互制约的(如增益↑，速度↓；速度↑，功耗 ↑；噪声↓，速度↓) : 可以牺牲其它指标来换 取高的速度，也可以牺牲速度指标来换取其 它性能指标的改善。因此理解单级放大器的 频率响应是深入理解模拟电路的重要基础。
Vout
KVL: Vin = RS[V1CGSS +(V1 + Vout )CGDS]+ V1 + Vout