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  • MOS管模型,MOS管在強(qiáng)反型區(qū)作放大器介紹
    • 發(fā)布時(shí)間:2023-02-20 19:27:58
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    MOS管模型,MOS管在強(qiáng)反型區(qū)作放大器介紹
    這一部分共需要討論柵源電壓對(duì)電流的控制作用、襯源電壓對(duì)電流的作用以及漏源電壓對(duì)電流的作用
    柵源電壓對(duì)電流的控制作用(VDS>VGS?VTH)
    強(qiáng)反型區(qū)又叫平方律區(qū),因?yàn)殡娏鱅DS表達(dá)式滿(mǎn)足:
    MOS管模型 MOS管 強(qiáng)反型區(qū) 放大器
    襯源電壓VBS對(duì)電流的作用(二階效應(yīng):背柵效應(yīng))
    襯源電壓VBS往往不為0,這會(huì)引入背柵效應(yīng)
    對(duì)于NMOS,當(dāng)襯源PN結(jié)正偏時(shí),會(huì)帶來(lái)閂鎖效應(yīng)(Latch-up),所以VBS<0,背柵效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致閾值電壓變大,電流IDS減小。
    對(duì)于PMOS,VBS>0;VTH<0V
    漏源電壓VDS對(duì)電流的作用(二階效應(yīng):溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng))
    當(dāng)MOS管進(jìn)入飽和區(qū)后,輸出電流并不是水平線,而是存在一定的傾斜。這是由于導(dǎo)電溝道產(chǎn)生夾斷,有效溝道長(zhǎng)度變短。
    MOS管模型 MOS管 強(qiáng)反型區(qū) 放大器
    大信號(hào)與小信號(hào)
    大信號(hào)狀態(tài)與小信號(hào)狀態(tài)是一一對(duì)應(yīng)的。大信號(hào)分析是小信號(hào)分析的基礎(chǔ)(VGS,VDS,VBS都屬于大信號(hào))
    當(dāng)MOS管電壓電流隨輸入信號(hào)的變化有較大改變時(shí),認(rèn)為MOS工作在大信號(hào)狀態(tài);當(dāng)MOS電壓電流變化不影響電流工作點(diǎn),則MOS工作在小信號(hào)狀態(tài)。
    MOS管小信號(hào)模型
    gm
    MOS管模型 MOS管 強(qiáng)反型區(qū) 放大器
    上式中,gm為小信號(hào)參數(shù),而后面三個(gè)等式中的參數(shù)均為大信號(hào)參數(shù)。(由此可見(jiàn)大信號(hào)分析是小信號(hào)模型分析的基礎(chǔ))
    gm描述了柵源電壓對(duì)輸出電流的控制作用,因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中往往固定過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓VGS?VTH,所以第三個(gè)等式gm=2IDS/VGS?VT使用最多
    rDS
    MOS管模型 MOS管 強(qiáng)反型區(qū) 放大器
    結(jié)合跨導(dǎo)對(duì)應(yīng)的小信號(hào)模型,rDS描述了漏源電壓對(duì)電流的作用,根據(jù)公式
    MOS管模型 MOS管 強(qiáng)反型區(qū) 放大器
    gmb
    MOS管模型 MOS管 強(qiáng)反型區(qū) 放大器
    MOS管單管本征增益
    MOS管模型 MOS管 強(qiáng)反型區(qū) 放大器
    如圖所示,共源極放大器,理想電流源作負(fù)載,在小信號(hào)模型中理想電流源看作開(kāi)路,該MOS管的增益AV可寫(xiě)作:
    MOS管模型 MOS管 強(qiáng)反型區(qū) 放大器
    由于此處負(fù)載為理想電流源,而實(shí)際負(fù)載不可能阻抗為無(wú)窮,因此本征增益是單管放大電路的最大增益。此外,由AV表達(dá)式可見(jiàn),要獲得大的增益,需要選擇一個(gè)大的溝道長(zhǎng)度以及盡量小的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓。一個(gè)合適的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓為0.2V。
    事實(shí)上,如果追求高速度,MOS管要有一個(gè)小的溝道長(zhǎng)度,大的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓。這一矛盾,歸根到底是增益和速度的矛盾。
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