共柵級(jí)與共源級(jí)MOS管放大器小信號(hào)增益對(duì)比-KIA MOS管

了解共柵級(jí)和共源級(jí)兩種放大器的小信號(hào)增益的聯(lián)系和區(qū)別，對(duì)共柵級(jí)放大器主要是本征增益一項(xiàng)進(jìn)行考察，用通用公式來考察共柵級(jí)。

通用公式

輸入電阻為零的共柵級(jí)

上文共源級(jí)中對(duì)于輸入電阻沒有提及的原因時(shí)共柵級(jí)的輸入阻抗在低頻中一般認(rèn)為是 ∞  ，不考慮。對(duì)于共柵級(jí)，輸入信號(hào)直接接入電路中，需要考慮輸入電阻。

左圖中是直接耦合的共柵級(jí)，V b接固定電位，以電阻R D為負(fù)載。右圖為小信號(hào)等效電路（做圖水平拙劣），柵極接地，漏端輸出。該圖的輸出電阻（V i n = 0時(shí)兩壓控電流源都為零）很顯然為 r 0，負(fù)載電阻為 R D 。

在上述條件都交代清楚的的時(shí)候，此時(shí)按我們的公式，只差源端輸入的本征增益了。對(duì)于共源級(jí)電路，本征增益為 g m ? r o，該增益反應(yīng)的時(shí)柵源電壓作為控制電壓對(duì)于MOS管漏電流的影響，所以我們想要知道共柵級(jí)的本征增益就需要考察襯源電壓（背柵）對(duì)于MOS管漏電流的影響。

對(duì)于本征增益的理解

同樣的，柵源電壓和背柵電壓都是通過壓控電流源的方式改變漏電流，所以首先會(huì)存在一個(gè)背柵電壓引發(fā)的增益 g m b ? r o 。問題來了，背柵電壓的存在僅僅引起這部分增益么？

顯然不是，我們從小信號(hào)電路中看到，由于背柵電壓的存在，柵源電壓也被抬升到與背柵電壓相同的電位，所以引起了相同數(shù)量的第二部分的增益 g m ? r o，最后，**由于輸入信號(hào)直接接入到電路中，由于溝道電阻的作用，還有一個(gè)電路本身的增益 1 **。

所以，綜上所述，整個(gè)由于背柵電壓引起的增益之和為( g m b ? r o + g m ? r o + 1 ) 。

所以我們可以通過公式得到結(jié)果：

將該結(jié)果與共源級(jí)的電阻負(fù)載放大器相比，發(fā)現(xiàn)共柵級(jí)輸入的增益要大一些（本征增益比1大一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)，而背柵跨導(dǎo)比柵源跨導(dǎo)要小一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以二者整體相差并沒有很大）。

考慮輸入電阻的共柵級(jí)

在結(jié)構(gòu)上，我們看到該小信號(hào)電路與共源級(jí)非常相似，僅僅是輸入從柵源端改到了襯源端，電路本身的屬性（空載和帶載輸出電阻）并沒有發(fā)生變化，空載輸出電阻為[r o + R s + ( g m + g m b ) ? R s ? r o ]所以我們從公式直接得出結(jié)論。

在將兩種放大器進(jìn)行比較之后，我們得到一些結(jié)論：兩者在放大方式上類似，都是通過電壓控制輸出漏電流來驅(qū)動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)放大，但兩者的放大能力又不相同，共柵級(jí)的漏電流來源于多處，故比共源級(jí)放大能力更強(qiáng)。而共源級(jí)放大方式單純，對(duì)于電路的改變較小，便于分析，同時(shí)也避免了體效應(yīng)。

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