复旦大学：《模拟集成电路设计原理 Principle of Analog Integrated Circuit Design》课程教学资源（电子教案课件讲稿）Chapter 02 单管放大器（共源放大器、源极跟随器和共栅放大器）

版权©2014，版权保留，侵犯必究 共源放大器， 源极跟随器和共栅放大器 复旦大学射频集成电路设计研究小组 -022- 唐长文

复旦大学 射频集成电路设计研究小组 唐长文 版权©2014，版权保留，侵犯必究 -022- 共源放大器， 源极跟随器和共栅放大器

版权©2014，版权保留，侵犯必究 运算放大器(Opamp) 电流镜 差分对 IN VOUT 电流镜 单管放大器 复旦大学 射频集成电路设计研究小组 -023- 唐长文

复旦大学 射频集成电路设计研究小组 唐长文 版权©2014，版权保留，侵犯必究 -023- 运算放大器(Opamp) 电流镜 电流镜 差分对 单管放大器 1 : B vOUT vIN- vIN+

版权©2014，版权保留，侵犯必究 目录 ·共源放大器 ·源极跟随器 ·共栅放大器 Ref.:W.Sansen Analog Design Essentials,Springer 2006 复旦大学射频集成电路设计研究小组 -024- 唐长文

复旦大学 射频集成电路设计研究小组 唐长文 版权©2014，版权保留，侵犯必究 -024- 目录  共源放大器  源极跟随器  共栅放大器 Ref.: W. Sansen : Analog Design Essentials, Springer 2006

版权©2014，版权保留，侵犯必究 共源放大器1 + VOUT Vin 9n rds Vout VIN 21p VEL 2VL Av=9mn os Vas -Vm.as lo Ves-VTH.GS 如果Vcs-VrH.cs=0.2VVL≈10V,则Ay≈100 复旦大学射频集成电路设计研究小组 -025- 唐长文

复旦大学 射频集成电路设计研究小组 唐长文 版权©2014，版权保留，侵犯必究 -025- 如果 、 ，则 。 vOUT vin vgs gmvgs rds vout vIN IL 共源放大器 1 = = = − − D E V m ds GS TH,GS E D GS TH,GS 2I VL 2 A gr V V V L I V V V V GS TH,GS − = 0.2 V V LE ≈ 10 V AV ≈ 100

版权©2014，版权保留，侵犯必究 共源放大器2 高增益？ 小(VGs-VTH,Gs),大LIl 0.15≈0.2V1 4~5Lmin 复旦大学射频集成电路设计研究小组 -026- 唐长文

复旦大学 射频集成电路设计研究小组 唐长文 版权©2014，版权保留，侵犯必究 -026- 共源放大器 2 高增益？ 小(VGS-VTH,GS) , 大L!!! 0.15~0.2 V 4~5Lmin

版权©2014，版权保留，侵犯必究 MOST或BJT晶体管放大器？ VL MOST: A(Vas-Vrm.s)/2 如果V%s-VHcs=0.2VVEL≈10V,则A≈100. Bipolar: Ay= V V 如果V≈26VV=kT/q≈26mV,则A≈1000。 放大106倍，MOST需要3级，双极型晶体管只需要2级 复旦大学射频集成电路设计研究小组 -027- 唐长文

复旦大学 射频集成电路设计研究小组 唐长文 版权©2014，版权保留，侵犯必究 -027- 如果 、 ，则 。 如果 、 ，则 。 MOST或BJT晶体管放大器？ = − E V GS TH,GS ( )/2 V L A V V = A V T V A V V V GS TH,GS − = 0.2 V V LE ≈ 10 V AV ≈ 100 AV ≈ 1000 VE ≈ 26 V V T T = ≈ k /q 26 mV 放大106倍， MOST需要3级，双极型晶体管只需要2级 MOST: Bipolar:

版权©2014，版权保留，侵犯必究 增益带宽乘积：输出负载电容C Avo = 1 VOUT BW 2TTrdsC GBW 9m 适用于所有的单级运算放大器 2TTC 复旦大学射频集成电路设计研究小组 -028- 唐长文

复旦大学 射频集成电路设计研究小组 唐长文 版权©2014，版权保留，侵犯必究 -028- vOUT vIN IL CL 增益带宽乘积：输出负载电容CL m 2π L g GBW C = 适用于所有的单级运算放大器 = = V0 m ds ds L 1 2π A gr BW r C

版权©2014，版权保留，侵犯必究 增益Ayo、BW和GBW log A=- Avo f BW +j W -20dB/decade An-g-fa GBW GBW 9m 7 →1og 2TTC (Av)↑ 0° -90°… 在BW处p(Av)=-45° 复旦大学 射频集成电路设计研究小组 -029- 唐长文

复旦大学 射频集成电路设计研究小组 唐长文 版权©2014，版权保留，侵犯必究 -029- 增益AV0、BW和GBW AV BW −20dB/decade AV0 GBW V φ( ) A − ° 90 0° AV0 A gr V0 m ds = f m 2π L g GBW C = 1 V 在BW处 φ( ) 45 A =− ° V0 V 1+j A A f BW = log log

版权©2014，版权保留，侵犯必究 练习 已知：GBW作100MHz,C=3pF 求：b、L、W、 GBW.C lb K,≈50μAW2 Lmin =0.5 um FOM= GBW.C 6 复旦大学射频集成电路设计研究小组 -0210- 唐长文

复旦大学 射频集成电路设计研究小组 唐长文 版权©2014，版权保留，侵犯必究 -0210- 练习 ⋅ L D GBW C I 2 n min ' 50 μA/V 0.5 μm K L ≈ = 已知：GBW=100 MHz，CL=3 pF 求： ID 、 L 、 W 、 ⋅ = L D GBW C FOM I

版权©2014，版权保留，侵犯必究 增益带宽乘积：输入电容Cg5 Avo =9mTds 1 Rs BW VOUT GBW= rs入 1 1 2TTCgs Rs WCox Ves -VTH.GS W?L？Vcs-VTH,Gs? 复旦大学射频集成电路设计研究小组 -0211- 唐长文

复旦大学 射频集成电路设计研究小组 唐长文 版权©2014，版权保留，侵犯必究 -0211- vOUT vIN IL RS Cgs 增益带宽乘积：输入电容Cgs W ? L ? VGS-V TH,GS? = = − m ds ds T gs S S ox GS TH,GS 1 1 2π g r r GBW f C R R WC V V  = = V0 m ds S gs 1 2π A gr BW R C