【分享】共源級MOS管飽和區(qū)小信號增益理解-KIAMOS管

作為放大器，其最重要的功能就是在大信號的支持下且保證一定精度時(shí)強(qiáng)調(diào)對小信號的增益。本文介紹一個(gè)公式（未必完全通用，但一定滿足本文介紹的四種放大器）并加以驗(yàn)證來加深對于小信號增益的理解。

通用公式

MOS管小信號增益

首先我們知道，對于一個(gè)MOS管而言，其本征增益為Avs=?gm?ro，其中，gm,ro分別為MOS管本身的跨導(dǎo)和溝道電阻（自身輸出電阻）。對于小信號而言，負(fù)載電阻一定與空載電阻并聯(lián)，以至于帶載電阻一定不大于空載電阻。

這就導(dǎo)致了一個(gè)必然結(jié)果，任何共源級電路的小信號的增益一定不大于MOS管的本征增益，且僅當(dāng)負(fù)載的電阻為∞時(shí)，空載輸出電阻與帶載輸出電阻相同，才能達(dá)到本征增益。

MOS管小信號增益

左圖中我們可以看到NMOS無體效應(yīng)，且以電阻為負(fù)載，右圖是該電路的小信號電路，考慮了溝長調(diào)制效應(yīng)。

我們可以看到，該電路中空載輸出電阻是ro，帶了負(fù)載RD時(shí)，輸出電阻為RD//ro，故該電路的小信號增益為

MOS管小信號增益

3、二極管連接MOS管為負(fù)載

MOS管小信號增益

二極管連接的MOS管的優(yōu)勢是小信號的增益的高線性度，

MOS管小信號增益

在我們忽略掉溝道電阻之后

MOS管小信號增益

由于體跨導(dǎo)是輸出電壓的函數(shù)，故而為信號增益帶來了非線性。一般用二極管連接的PMOS負(fù)載來消除體效應(yīng)。

4、帶源級負(fù)反饋的共源級

MOS管小信號增益

改善增益非線性的另一種方法就是提供源級負(fù)反饋電阻，從公式的角度來看，加入負(fù)反饋，并不影響電路的負(fù)載電阻，但同時(shí)影響了空載電阻和總電阻。上圖中忽略了體效應(yīng)和溝長調(diào)制效應(yīng)。在計(jì)算中，我們自行添加。對于輸出電阻的計(jì)算方法在此不再贅述。

MOS管小信號增益