看模拟CMOS教材一个不太明白的地方,烦请指点一下
因为这个问题其实是书上的讲解有点点不太明白,比较基础的问题了,怕大家不耐烦看。
这个问题其实是书上的讲解有点点不太明白,比较基础的问题了。
计算小信号增益,书上用了2种思路。Vy=Vout。
第一种是Av=Gm*Rout的思路
。
先计算Gm。X点看到的阻抗较小,所以摆幅较小。相较而言认为由X经ro1流到P的电流可以忽略,所以把P看作虚地。
这样一来,Ix=-gm12*Vin,即Gm=-gm。
计算Rout的时候,他是把下面的M1、M2等效成电阻2*ro12,然后注意到M4复制了M3的电流,计算Ix时这部分电流要 乘2。
Rout=Vx/Ix。
第二种是用代氏等效。
只看虚线部分,是完全对称的,所以可以运用半边电路的概念等效成电压源和电阻。
Veq=gm12*ro12*Vin,Req=2*ro12。
把从Vout流向Veq的电流记作I x,得到
书上说,这个电流中流过1/gm3的部分,以单位增益被镜像到 M4,所以
整理Vout/Vin就得到Av。
我有点点不理解的地方在于:
为什么在第一种方法里,M4复制的电流是整个流经ro3||(1/gm3)的电流。而到了第二种方法里,M4复制的电流只是流经ro3||(1/gm3)电流中(1/gm3)的那一部分?
M4复制的电流,实际上是指M4的受控源产生的电流(ro4的那部分另外计算),是由电压控制的。这个电压是由Ix流经并联电阻产生的,为什么要拆出1/gm3的单独一部分?
还有一个不理解的地方在于:
最后一个公式,是在Vout点应用电流守恒得到的。
这个地方的电流,包括M4受控源复制的电流(实际上按他所说,是流经1/gm3的电流),ro4产生的电流和Ix。
但是那个公式里面,只包含了流经1/gm3,1/gm4,ro4的电流,那流经ro3的电流那里去了呢?
基础问题,小弟不才,敬请指教。
没有图,看不到。
好了,我整理好了。
1/gm3要远远小于ro,流到ro中的小信号电流都被忽略了。
如果1/gm3远远小于ro,那为什么还要使用分流公式呢?
或者说,ro3/(1/gm3+ro3)近似于1,就不需要分流了嘛。
首先说明一下,你说“X点看到的阻抗较小,所以摆幅较小。相较而言认为由X经ro1流到P的电流可以忽略,所以把P看作虚地。”我觉得你对第一种方法把P看做虚地的理解不准确,应该是小信号分析中,ISS应该是短接地的,这是分析方法中这么要求的,并不是摆幅问题推理而得。
“X点看到的阻抗较小,所以摆幅较小。相较而言认为由X经ro1流到P的电流可以忽略,所以把P看作虚地。”
不是 说x点的阻抗小,所以摆幅小,应该是这里的M3是二极管连接,消耗了一个VG的电压,所以摆幅小。因为是差分输入,输入两端的电压时同幅反向的交流电压,所以在p点可以看成是交流虚地。M4复制的是M3中压控源部分的电流,不包括流过RO3的电流,否则的话,电流镜就成理想的了!电流镜只是VGS相等而已,VDS并不一定就相等。;;;;;如果1/gm3远远小于ro,那为什么还要使用分流公式呢?
或者说,ro3/(1/gm3+ro3)近似于1,就不需要分流了嘛。可以这样简化!^_^
拉扎維這人的方法就是這麼理論化,看的人都急死了。其實不如自己推一下。
boston 的方法比這個直觀一萬倍。
我也是正在看这个,这位兄台看的好仔细。个人看法拉扎维确实是没有对此详细的说明,不够清楚。
我的一点理解:
1).第一种方法里,原文:ID1=|ID3|=|ID4|是不够准确的,就是因为M4对M3镜像时,是由于VGS相同,受控电流原上产生的电流相同。真正的ID4的变化量应该是gm3,4*【gm1,2*Vin/2】(1/gm3 //ro3),但是ro3比较大,与1/gm3并联时可以忽略,所以前面这个等式应该是约等于ID4.我的建议是与其按书上的1/gm3与ro3并联分流来理解,还不如就用VGS3的改变量同时引起ID4电流变化来理解。
2).流经ro3的电流那里去了呢?这个问题问的非常好,我刚开始看的时候也是一头雾水,应该在5.30表达式左边添加V3/ro3这一项才对。是不是因为这项比较小,老拉忽略到了呢。我找了别的资料看了看,在一份课件里确实有V3/ro3这一项。所以我认为是老拉给忽略掉了。
以上纯属个人观点,不对地方,谢谢指正。
ro3较大,忽略了
书上的原文就是:
“由于在结点X所看到的阻抗相对较小,该点的摆幅也较小,由结点X经ro1流回到结点P的电流可以忽略不计,从而P点可以看成为虚地点”。
我的理解是,因为X点看到的小信号电阻小(也就是二极管连接的M3等效的电阻),所以当输入发生微变,两边的电流微变时,在X点产生的电压变化就小,这个电压变化就是他说的摆幅(第一幅图说了这个问题)。
你好哦,谢谢回复。
我觉得就应该是理解为,M4基于Vgs3的变化复制电流,而Vgs3的变化是基于小信号电流流经(1/gm3)||ro3产生的,所以不应该说M4镜像的电流只是流过1/gm3的那一部分,而应该是流经(1/gm3)||ro3的全部。
但第一种方法是复制全部,第二种只复制一部分,书上很明明白白写出来的,好像不是一种近似的计算。
大家看的真仔细啊我也得回去恶补下
我今天也是发现跟小编一样的问题,这问题很有意思,本来也想提问的,结果发现这里有,我就同问了吧,不懂的就是式5.30为什么右面等于的是-Vout/ro4,拉扎维说的很省略
9# YZX408
对于仁兄说的第二点,我想问是在哪个课件里面看到的?能否提供参阅一下,谢谢~
12# persempre
对于第二种方法,我的理解是,用小信号模型看的话,可以清楚看到,电流镜确实复制的只有流经1/gm3的一部分电流,而式5.30却在右边给出的是流经ro4的电流,这点就让我很不解,问一师兄,给的答案是M4此时G端相当于被1/gm3||ro3偏置,所以小信号下M4模型中的受控电流源置零,电流只流经ro4,但是以他的解释,我还是没有理解式5.30,求解……