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实操2- 单晶体管组成的电路

单晶体管组成的电路

使用单个晶体管,我们可以构造共源放大器,源极跟随器 (共漏放大器),也称为电压缓冲器,以及共栅放大器,也称为电流缓冲器。

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图 1    单个晶体管组成的三种基本电路

 

  1. 共源放大电路

IB=20uA, VB=450mv, Vdd=1.2v, VAC=20mv

晶体管参数:I=130nm, W=280nm; 宽长比 = 28/13;

负载电容 CL=1pF

直流静态工作点如下图标注:

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图 2    共源放大电路静态工作点

 

从图3 中可以得到:增益 G= 22.3dB, 带宽 BW= 31.9MHz;

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图 3    共源放大电路增益和带宽

 

增加晶体管的沟道长度:I=390nm, 宽度保持不变,W=280nm;

直流静态工作点如下图标注:

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图4    共源放大电路静态工作点

 

从图5 中可以得到:增益 G= 24.9dB, 带宽 BW= 31.0MHz;

因此增加晶体管的沟道长度,增益增大,带宽略有减小;

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图 5    共源放大电路增益和带宽

 

增加晶体管的沟道宽度:W=840nm,长度I=130nm 保持不变:

直流静态工作点如下图标注:

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图6    共源放大电路静态工作点

 

从图7 中可以得到:增益 G= 25.5dB, 带宽 BW= 44.8MHz;

因此增加晶体管的沟道宽度,增益增大,带宽显著增大;

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图 7    共源放大电路增益和带宽

 

同时增加晶体管的沟道长度和宽度:W=840nm,I=390nm 宽长比保持不变:

直流静态工作点如下图标注:

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图8    共源放大电路静态工作点

 

从图9 中可以得到:增益 G= 29.7dB, 带宽 BW= 41.5MHz;

同时增加晶体管的沟道长度和宽度,增益显著增大,带宽显著增大;

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图 9    共源放大电路增益和带宽

 

同时增加晶体管的沟道长度和宽度:W=840nm,I=390nm 宽长比保持不变; 减小偏置电流IB=10uA,:

直流静态工作点如下图标注:

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图10    共源放大电路静态工作点

 

从图11 中可以得到:增益 G= 29.8dB, 带宽 BW= 21.9MHz;

因此减小晶体管偏置电流,增益基本不变,带宽显著减小;

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图 11    共源放大电路增益和带宽

 

同时增加晶体管的沟道长度和宽度:W=840nm,I=390nm 宽长比保持不变; 增大偏置电流IB=40uA,:

直流静态工作点如下图标注:

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图12    共源放大电路静态工作点

 

从图13 中可以得到:增益 G= 23.3dB, 带宽 BW= 70.0MHz;

因此增大偏置电流,增益显著减小,带宽显著增大;

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图 13    共源放大电路增益和带宽

 

IB=20uA, VB=450mv, Vdd=1.2v,

晶体管的沟道长度和宽度:W=840nm,I=390nm 宽长比保持不变;;

增大负载电容 CL=5pF

直流静态工作点如下图标注:

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图14    共源放大电路静态工作点

 

从图15 中可以得到:增益 G= 29.7dB, 带宽 BW= 8.3MHz;

因此增大负载电容,增益保持不变,带宽显著减小 ;

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图 15    共源放大电路增益和带宽

 

减小负载电容 CL=200fF:

直流静态工作点如下图标注:

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图16    共源放大电路静态工作点

 

从图17 中可以得到:增益 G= 29.7dB, 带宽 BW= 199.7MHz;

因此减小负载电容,增益保持不变,带宽显著增大;

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图 17    共源放大电路增益和带宽

2. 共漏放大电路

IB=20uA, VB=450mv, Vdd=1.2v, VAC=20mv

晶体管参数:I=130nm, W=280nm; 宽长比 = 28/13;

负载电容 CL=200fF

直流静态工作点如下图标注:

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图18    共漏放大电路静态工作点

 

从图19 中可以得到:增益 G 接近于0,即单位增益, -3dB带宽 BW= 121.7MHz;

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图 19    共漏放大电路增益和带宽

 

增大负载电容 CL=1pF

直流静态工作点如下图标注:

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图20    共漏放大电路静态工作点

 

从图21 中可以得到:增益 G 接近于0,即单位增益, -3dB带宽 BW= 24.4MHz;

因此增大负载电容,增益保持不变,带宽显著减小 ;

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图 21    共漏放大电路增益和带宽

 

增大负载电容 CL=5pF

直流静态工作点如下图标注:

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图22    共漏放大电路静态工作点

 

从图23 中可以得到:增益 G 接近于0,即单位增益, -3dB带宽 BW= 4.9MHz;

因此增大负载电容,增益保持不变,带宽显著减小 ;

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图 23    共漏放大电路增益和带宽

 

3. 共栅放大电路

IB=20uA, VB=800mv, Vdd=1.2v, VAC=20mv

晶体管参数:I=130nm, W=280nm; 宽长比 = 28/13;

负载电容 CL=1pF

直流静态工作点如下图标注:

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图24    共栅放大电路静态工作点

从图25 中可以得到:该结构构不成放大电路;

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图 25    共栅放大电路增益和带宽

 

Posted in CMOS模拟集成电路

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