單級放大器的頻率響應講座(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 放大器的 f3dB較小。 換句話說， CGD的彌勒效應減小了 CS放大器的 f3dB帶寬！ CS放大器簡化與精確分析的比較（ 3） )CCCCC(CR2 πR)C(CRCR)CRg(1RfDBGDDBGSGDGSDSDBGDDGSSGDDmSoutp, ??????? )C(C2 πR1fDBGDDoutp, ??(CGSCGD+CDB) 該近似結果正是密勒簡化“目視”結果，該項相對于輸入結點，誤差顯然要大一些。然而，在稍后的學習中我們會發現，運算放大器中通常都有一個高阻抗結點 (該結點的 Rout就是下級的 RS)， 利用密勒電容的倍增效應對運放進行頻率補償就是在該高阻抗結點形成一個第一主極點，輸出結點的影響相對要小得多，而利用密勒定理簡化該該高祖抗結點的結果 (相當于 CS放大器中的 fPin)就相當精確了！ GDmzmGD2 πCgf . . .gsC ????? ? 1C(CRCR)CRg(1Rs)CCCCC(CRRs )Rg(sCVV D B )GDDGSSGDDmSDBGDSBGSGDGSDS2 DmGDi0 ???????? ??CS放大器簡化與精確分析的比較（ 3） 從上面的傳輸函數中我們發現 CS放大器還存在一個零點，這在密勒簡化分析中是沒有的，這也是兩者間的最大區別。由于零點在運放的穩定性中起著很大的作用，因此在放大器頻率特性中不能忽略，但是 我們可以利用另外一種方法來求 CS放大器的零點 fZ。 根據傳輸函數零點的的定義， CS放大器的零點 fZ為： CS放大器零點的產生 ? 零點意味著存在某一頻率 fZ使輸出 Vout＝ 0。 ? 當兩結點之間存在兩條信號通路時，傳輸函數就可能產生零點 (有可能是復數 )。 一般而言 ，若兩條通路到達輸出結點時信號極性相同且傳輸函數存在零點，則為左半平面零點；若兩條通路到達輸出結點時信號極性相反，則為右半平面零點。 Vin CS放大器零點的簡易求法 1 G D Z m 1V C S = g VmZGDgS=C零點 SZ也可以這樣求：因為當 S=SZ時， Vout(S)/Vin(S)＝ 0，也即 Vout(S) ＝ 0，這意味著即使此時將輸出結點短路，必有 Iout=0。 源跟隨器的頻率特性（無密勒效應） ? 沒有密勒效應 CGD 沒有接在輸出于輸入結點之間 (因小信號 MOS管漏極 D接地 )。 ? CL 包含如下電容 : CSB1, CDB,SS, CGD,SS 下一級的輸入電容 Cin。 ? 因 CGS在輸出于輸入結點之間 ， ?in無法 “ 目視 ”。 源跟隨器的頻率特性（ 1） ? L1 G S m 1 o u t L 1 o u tm G SCSV C S + g V = V C S V = Vg + C Si n S 1 G S 1 o u t G D 1 o u tV = R [ V C S + ( V + V ) C S ] + V + VKCL: KVL: 源跟隨器的頻率特性（ 2） ? ? mGSGDGDSmLGDGDGSLGSS2GSmi0gCCCRgs)CCCCC(CRssCgVV????????? ? ) f(f , CCCRg2πgfp1p2GSLGDSmmp1 ????? gCCCR2π1mGSLGDS ???????? ???源跟隨器的輸入阻抗（ 1） ? ? mbmbmGSin 1 / g/gg1sC1Z ???LmbGSmGSin sCg1sCg1sC1Z????????????若忽略 CGD: (低頻時 :gmb|SCL|) C)g/ ( ggCC GDmbmmbGSin ????(與用彌勒定理時一樣 ) M1體效應的等效電阻 )sC 1||g 1(sC IgIsCIVLmbGSXmXGSXX ???????? ???CGS的密勒效應 源跟隨器的輸入阻抗（ 2） LGS2mLGSin CCsgsC1sC1Z ???對于給定的 S=j?, 輸入阻抗由 CGS 、 CL 和一個 負電阻 gm/(CGSCL?2)(S2|s=j?=?2)串聯。 (高頻時 :gmb|SCL|) LmbGSmGSin sCg1sCg1sC1Z????????????源跟隨器的輸出阻抗（ 1） SR?XXO U T /IVZ ?GSmGSSsCg1CsR???m1/g?(高頻時 ) (低頻時 ) 若忽略 CGD和體效應 : X1SGS1X1mGS1VVsRCVIVgsCV??????源跟隨器的輸出阻抗（ 2） (高頻時 ) (低頻時 ) ?out SZR?outm1Zg上面那個圖像更象是 |Zout|=f(?)圖像？源跟隨器作為緩沖器工作必然 1/gmRS, 故右圖更可能是實際中的情況。 |Zout|隨 ? (f )?而 ?，故表現為一種電感特性，其等效電感 L＝？ m1/gSR m1/gSR源跟隨器的等效輸出電感 L ? ?mSmGSmS1m21 / gRgCL1 / gRR1 / gR?????注意：等效電感 L與 RS幾乎成正比！ S G Soutm G SSR C + 1Z=g + SCG S S moutm m G S1 S C ( R 1 / g )Z =g g + S C1()?GSou t m S mSmm11=SCZ 1/g R 1/gR 1/gg源跟隨器階躍響應中的減幅振蕩 前面分析指出，源跟隨器的輸出阻抗呈現電感特性，故當源跟隨器驅動大電容負載時，其在階躍響應中表現為輸出為減幅振蕩 (電感與電容形成而階電路 )。 CG 放大器的頻率響應（ ?＝ 0） ? 輸入結點電容 CS=CGS1+CSB1 ? 輸出結點電容 CD=CDG+CDB ? τS=CSRSin=CS{RS||[1/(gm1+gmb1)] ? τD=CDRDin=CDRD ? A=(gm1+gmb1)RD/(1+(gm1+gmb1)RS) ? Vout(s)/Vin(s)=A/[(1+sτS)(1+sτD)] 那個是第一主極點？試比較一下 CS、 CD、 CG的極點大小關系（以電阻負載 RD為例），定性分析誰的帶寬最寬？誰的帶寬最窄。 ??0 時能用密勒定理分析 CG 的頻率響應嗎？ ? 若用密勒定理，從輸入端看到的等效電阻為： ro/(1AV)。 ? 因 AV0, 故 ro/(1AV)0, 即從輸入端看到的等效電阻為一個