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模擬電路Gm-運放增益計算分享-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2022-05-18 

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模擬電路Gm-運放增益計算分享-KIA MOS管


先來看一個golden rule:

Gm 運放 增益


“gate 和drain的變換方向相反”

“source 和drain的變換方向相同”


Gm 運放 增益


如果M1的gate是Vip,也就是Vi+,那到底哪個output是Vop哪個是Von呢?


根據上面的結論,M1的gate上,則drain下,X點下,左邊那個output node通過M3跟隨X的變換,也是下。所以,左邊那個output node是negative output node,也就是Von。


如何快速的計算運放增益?

其實掌握最基本的公式,也就是gain=gm*Rout,就能快速的推導出運放的增益。


有的管子尺寸大,W/L大,自然gm大;有的W/L小,自然gm小。


但是增益是個數字,是輸出的變換量除以輸入的變化量,不是gm。Gm的單位是西門子,是電阻的單位歐姆的倒數。


所以增益得計算上這個mos管負載的電阻大小,才能把它變成純數字。


Mos管本身有個output impedance,也就是所謂的intrinsic gain公式里面的那個東西。這個ro決定了這個mos管可以得到的最大增益。


Gm 運放 增益


最大的intrinsic gain只有當Rload為無窮大的時候才能得到。當然了,因為做不到,所以intrinsic gain也只是個參考值。


因為只有輸入管input pair受到外界應力的直接作用,所以一般來說,運放的gm就是輸入管的gm。


但是算Rout的時候,我們就得仔細看看這個運放的輸出端到底是個怎樣的結構。

Gm 運放 增益


Output上下各是一個cascode。Cascode的等效電阻是gm*ro*ro。稍微精確一些,X和Y點向下看的等效電阻是M1和M5的并聯,以及M2和M6的并聯,這個并聯會讓往下看的等效電阻稍微變小一些。一般來說,pmos那邊,就是上半部分的等效電阻會比較大。最終的輸出等效電阻其實是被下面的nmos那些給制約了。


以上是簡單的單級運放的增益計算。



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