基本电流源_电路基础知识之电流源

学习简单电路是学习复杂电路的起点,因为复杂电路是由简单电路组成的。

所以,先打好基础。

电流源:

二极管连接的MOS

退化CS阶段

基本CS拓扑可以放大信号。为什么要折腾出这么多种电路?

当然,花这么大力气也有好处。

例如电流源。

理想电流源具有这样的特性,在偏置模型中可以提供一个偏置点,在小信号模型中具有无穷大的电阻。

基本CS拓扑,其增益为:

可以看出,RD的大小限制了共源放大器的增益。但是你想提高RD,放大器的工作状态不允许。如果RD升得太高,MOS管可能会进入线性区。所以通过提高RD来提高增益是非常有限的。

那我该怎么办?

这时,电流源就发挥作用了。如果用电流源代替RD,增益会高得多。那么有人会说,电流源的电阻相当于无穷大,那么我有无穷大的增益吗?不用担心,还有通道调制效果要考虑。

如果考虑上行通道调制效应,则:

用电流源替换RD,然后:

此外,二极管连接的MOS

从上面的推导可以看出,CS放大器的增益往往与gm有关。

换句话说,转基因受到许多因素的影响:

(1)GM的尺寸因晶圆而异(un、Cox、Vth)。

不同的晶圆之间,掺杂浓度总会有一点点的变化,这会导致UN、Cox和vth的变化,从而导致不同的gm。

(2)不同的电压也会导致不同的gm。

比如电池充满电使用时,电池的输出电压也可能发生变化,这也会导致gm的差异。

(3)温度的影响

电子和空穴的迁移率在不同的温度下会发生变化,gm的大小也会不同。

(4)信号大小

以上小信号模型都是假设输入信号很小时,如果输入信号变大,ID的变化会更大,gm的变化也会更大。

因此,电路设计者会寻找一种能够降低gm对外界因素影响的结构。

二极管接法的MOS是这种电路结构的基础。

比如下图,用二极管接法的MOS代替RD后,增益只和管的大小有关,而这只是受上述因素的轻微影响。

此外,降级的csstage

如果,创造条件搞1/gm

而且,即使不创造条件使gm可以忽略,gm对电压增益的影响也会因为RS的存在而降低。

但是,在源极中加入RS也会带来一个缺点,即时间电压增益降低。

然而,工程师总是在矛盾中徘徊,试图做出妥协。

源极加RS的另一个作用是使MOS管形成的非电流源更接近理想电流源。

理想电流源的阻抗为无穷大,但基本MOS晶体管构成的电流源的阻抗为r0。但是在源极上增加Rs会大大增加电流源的阻抗。

审计唐子红