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源跟隨器作為緩沖器的使用

CHANBAEK ? 來源:CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì) ? 作者:小浩學(xué)長 ? 2023-04-26 11:24 ? 次閱讀
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對于共源級(jí)的分析指出,在給定的電源電壓下,要獲得更高的電壓增益,負(fù)載阻抗必須盡可能大。如果這種電路驅(qū)動(dòng)一個(gè)低阻抗負(fù)載,為了使增益的損失小到可以忽略不計(jì),需要在放大器的后面放置一個(gè)“緩沖器”。源跟隨器(也可以稱為共源級(jí)放大器)就可以起到一個(gè)電壓緩沖器的作用。

圖片

這是源跟隨器的模型,也可以稱為共漏級(jí)放大器,因?yàn)槠漭斎攵私釉跂艠O,輸出端接在源級(jí)。 源跟隨器主要起到一個(gè)電壓緩沖器的作用。 值得注意的是,只要Vin不超過VDD,上圖中的M1就會(huì)一直工作在飽和區(qū)。 VGS小于等于VDS,那么VDS肯定會(huì)大于等于VGS-VTH。

圖片

上圖是源跟隨器作為緩沖器的一個(gè)例子,將源跟隨器接在共源級(jí)放大器的后面作為緩沖器使用。

圖片

我們可以畫出源跟隨器的小信號(hào)模型,來分析其增益。 V1=Vin; Vbs=-Vout; 可以計(jì)算出其增益。

圖片

我們可以看出,即使RS無窮大,源跟隨器的增益也會(huì)小于1(除非不考慮體效應(yīng))。

在源跟隨器中,M1的漏電流受直流電平的影響強(qiáng)烈。 從而會(huì)使輸入-輸出特性呈現(xiàn)非線性。 為了緩解這個(gè)問題,可以用一個(gè)電流源代替電阻。 該電流源可以用一個(gè)工作在飽和區(qū)的NMOS管來實(shí)現(xiàn)。

圖片

在I1是理想電流源且無溝道長度調(diào)制效應(yīng)和體效應(yīng)時(shí),源跟隨器的增益等于1。

源跟隨器表現(xiàn)出高的輸入阻抗和中等的輸出阻抗。 但是這是以非線性和電壓余度的減小的兩個(gè)缺點(diǎn)為代價(jià)的。 一般的,源跟隨器通常有顯著的非線性,如果把襯底和源接到一起,可以消除由體效應(yīng)引起的非線性。 這樣的方法僅對PMOS管有效。 源跟隨器會(huì)引入顯著的噪聲。

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