电流源在电路中(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

基本的CS拓扑可以放大信号,为什么要折腾出这么多种电路?

付出这么大的努力,对他来说当然有好处。

例如,电流源。

理想电流源有这样一个特性,在偏置模型下,它可以提供偏置点,在小信号模型下,它具有无穷大的电阻。

基本CS拓扑,其增益为:

可以看出,RD的大小限制了共源共栅放大器的增益。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。所以通过增加RD来提高增益是非常有限的。

那我该怎么办?

此时,将使用电流源。如果用电流源代替RD,增益可以大大提高。那么有人会说,电流源的电阻相当于无穷大。我有无限的收益吗?唐别担心,仍然有通道调制效应需要考虑。

如果考虑上行通道调制效应,则:

使用电流源代替RD,然后:

此外,二极管连接的MOS

根据以上推导,CS放大器的增益往往与gm有关。

也就是说,转基因受多种因素影响:

(1)GM的尺寸在不同的晶片(un、Cox、Vth)之间是不同的。

不同晶圆之间,掺杂浓度总会有一点点的变化,这会导致UN、Cox、Vth的变化,从而导致gm的差异。

(2)不同的电压也会导致不同的gm。

比如使用电池的设备,当电池充满电,用了一些电,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

在不同的温度下,电子和空穴的迁移率也会发生变化,gm的大小也会不同。

(4)信号的大小

上述小信号模型假设输入信号非常小。如果输入信号变大,ID的变化也会变大,gm的变化也会变大。

因此,电路设计者会寻找一种能够降低外界因素对gm影响的结构。

二极管接法的MOS是这种电路结构的基础。

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

此外,降级的csstage

如果,创造条件使1/gm

而且,即使不能创造条件使gm可以忽略,gm对电压增益的影响也因RS的存在而降低。

但是,增加源端的RS也会带来一个缺点,即电压增益降低。

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管构成的电流源的阻抗为r0。然而,增加源端的Rs会大大增加电流源的阻抗。

审计唐子红