第三讲_COMS单级放大器(上)

cmos放大器原理
CMOS放大器是一种基于互补金属-氧化物-半导体（CMOS）
技术设计的放大器。

这种放大器可以在集成电路中实现，并且具有低功耗、高增益和广泛的应用范围。

CMOS放大器的原理是利用N沟道和P沟道两种类型的MOS
管来构成放大电路。

它由一个差分对和输出级组成，其中差分对接收输入信号，输出级将放大后的信号输出。

在差分对中，两个NMOS管和两个PMOS管组成了一个差分
放大器。

差分对的输入直流电平由输入共模电压确定，差分输入信号的变化将导致输出电压的非线性响应。

差分对的输出信号被送入一个共源放大器，这个放大器由一个NMOS管和一个PMOS管组成。

这个放大器对输入信号进行
进一步放大，并提供一个高输入阻抗，使其可以驱动后级负载。

在输出级，一个共源共排放大器被用来进一步放大信号，并提供适当的输出阻抗。

这个放大器由一个PMOS管和一个
NMOS管组成，其中PMOS管负责输出信号的放大，NMOS
管负责提供电流放大。

最终，输出信号由这个共源共排放大器输出。

需要注意的是，CMOS放大器需要一个稳定的直流工作点来
确保放大器的线性响应和稳定性。

为了实现这个目标，通常需要引入偏置电路来提供合适的直流偏置电压。

总之，CMOS放大器通过利用CMOS技术的特点，在集成电路中实现了高度集成和低功耗的放大功能。

它的原理是基于差分放大器和共源共排放大器的组合，使得它成为现代电子设备中不可或缺的关键组件。

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载单级放大器知识讲座地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容单级放大器由于模拟或数字信号太小而不能驱动负载等，在模拟电路中就必须采用放大器对信号进行放大。

在本章中重点描述五种放大器结构：共源、共栅、源极跟随器和级联结构以及CMOS放大器。

对于每一种结构，先进行直流分析，然后进行低频交流小信号分析。

分析方法一般都先采用一个简单模型进行分析，然后逐步增加一些诸如沟道调制效应、衬底效应等二阶效应的分析。

放大器的性能指标有：增益、速度、功耗、工作电压、线性、噪声、最大电压摆幅以及输入、输出阻抗等。

其中的大部分性能指标之间是相互影响的，因而进行设计时必须实现多维的优化。

3.1 共源放大器所谓共源放大器是指输入输出回路中都包含MOS管的源极，即输入信号从MOS管的栅极输入，而输出信号从MOS管的漏极取出。

根据放大器的负载不同，共源放大器可以分为三种形式：无源负载共源放大器及有源负载共源放大器。

3.1.1 无源负载共源放大器无源负载主要有电阻、电感与电容等，这里主要讨论电阻负载与电感电容谐振负载时共源放大器的特性。

1 电阻负载共源放大器电阻负载共源（CS）放大器结构如图3.1(a)所示。

对此进行直流分析（确定工作点）与低频交流小信号分析。

对于共源放大器，根据第二章的分析，对于低频交流信号从栅极输入时，其输入阻抗很大，所以在分析时可不考虑输入阻抗的影响。

（a） (b)图3.1 (a)电阻负载的共源级(b) 深三极管区的等效电路（1）直流分析先忽略沟道调制效应，根据KCL定理，由图3.1(a)可列出其直流工作的方程：（3.1）而当VGS＞Vth时，MOS管导通，根据萨氏方程有：（3.2）把式（3.2）代入式（3.1）中，可得到其直流工作方程为（注：VGS＝Vi，VDS＝Vo）：（3.3）对方程（3.3）进行进一步的讨论：截止区：Vi＜Vth，则Vo＝VDD；饱和区：Vi＞Vth，且Vi-Vth≤Vo时，有：（3.4）三极管区： Vo＜Vi－Vth，有：（3.5）深三极管区：Vo＜＜2（Vi－Vth），根据第二章可知，此时M1可等效为一压控电阻，因此可得到如图3.1（b）所示的等效电路，则有：(3.6)根据以上分析，可以得到共源放大器的直流转换特性曲线，即Vo与Vi的关系曲线如图3.2（a）所示。