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关于mos的直流偏执问题

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
如下图是基本的共栅级放大器,b图中用一个电流源提供直流偏置,我想问的是,mos管不是电压控制器件吗?即使电流源提供了电流,如果Vb-Vin大于Vth小于Vdsat-Vth那么通过mos管的电流不是只由过驱动电压决定吗?或者如果Vb-Vin小于Vth那么即使有电流也没有沟道使电流流过呀。这样的话直流偏执还有什么用呢?就好像下水道就那么大,入口处水再多也还是流那么多呀,如果关了下水道的闸门,也就不会有水流过了。请问我的理解哪里出了问题!谢谢

图片在这里

Vin是小信号不会影响到直流偏置

那直流偏置的意义又体现在什么地方呢?既然Vin不会影响其工作状态,那还要直流偏置做什么呢?

瞬态信号由小信号+直流信号组成,Vb是直流,Vin是小信号,你用Vb-Vin表示本身有就问题,换句话说驱动信号是小信号Vin+直流信Vgs组成的

拉神的书回去好好看

为什么通过mos管的电流由下面的电流源电流决定?电流源电流通过什么作用影响mos管中流过的电流呢?难道是通过改变mos管源级的电压吗?或者说是我理解反了,电流源的电流是由mos管的电流决定的,先确定Vb,然后再根据流过mos管的电流设计电流源,使电流源流过的电流与mos管的电流相同?

小信号的放大,其本质不就是通过改变mos管的过驱动电压进而改变其电流来实现的吗?

要确定的也是VGS。而不是VG一个值。建议回去看书。直流和交流。电流源偏置的概念你就没理解。

MOS管的确是电压控制器件,通过改变栅源电压的大小(VGS)从而改变漏源电流(IDS)的大小,然后把IDS送到输出端,从而改变输出电压(VDS)的大小,从而实现放大的目的。
这里图(b)的电流源提供了偏置电流,是保证M1处于饱和区,即处于放大状态,图中的Vb其实是直流电压。因为恒流源中的电流恒定,所以对于M来说,则VGS是恒定的,即VGS=VG-VS=Vb-VS=常量,这是对于直流信号而言的,而对于交流信号而言,则Vb=0.
所以对于小信号放大而言,Vin就是输入信号,而被放大的信号其实也是Vin,只不过差了一个负号而已,因为有效的放大信号为vgs=0-Vin=-Vin.


MOS管中的电流有直流电流和交流电流两个部分构成,对于本例就是恒流源中的电流和Vin产生的电流gmVin两个部分构成的。恒流源中的电流影响MOS管中的电流你可以这样理解,这个电流=IDS,或者理解为电流恒定,则VGS恒定,从而产生恒定的电流。

1. MOS管不是电压控制器件么? 是2. 如果Vb-Vin大于Vth小于Vdsat-Vth那么通过mos管的电流不是只由过驱动电压决定吗?不论什么时候,什么工作区域,都是有overdrive voltage来决定MOS管的电流大小。
3. 或者如果Vb-Vin小于Vth那么即使有电流也没有沟道使电流流过呀。这样的话直流偏执还有什么用呢?在这种情况下偏置确实没什么用,是没有起到既定的作用。

你没有理解的原因我想是因为你没有想过电流源是怎样实现的。他是一个current mirror来实现的,如果电流源的电流小于M1的饱和电流,那么就会迫使M1进入线性区,来确保KCL@output的准确性。如果current大于M1的饱和电流,那么电流源会被push到线性区。这两种情况都属于偏执不准确。我建议先把这个放一放,往后看。等到看完一遍之后再回头看这个,就很简单了。没有谁一次就能把这些弄明白的。

谢谢您的耐心回复,还想请教您一下,既然Vb已经可以提供偏置,而且小信号Vin又不足以使M偏离饱和区,那么电流源的引入会对整个电路产生什么影响呢?比如是增加了它的增益稳定性还是具体到影响其PSRR、输出范围、输出电阻等等呢?

sourc电流源用来给主管子提供直流偏置状态,输入信号用电容耦合进来,并不影响主管子平均(DC)电流。如果没有电流源,那源端空着,直接接输入,那么这个放大器的状态会在输入电压直流电压分量不同而不同,如果输入信号DC分量很低会根本没电流,更谈不上放大;如果输入DC分量太大,主管子会进入线性区,电流会很大,没什么放大效果。即使输入DC分量能使管子在饱和区,那放大情况也会随输入DC分量的变化,特性大不相同,谁会要那样的放大器?
所以电流源偏置可以使放大器“始终”是个放大器只要输入信号在允许范围。
只靠VB是提供不了管子偏置状态的。

这样的DC Gain 是最大的。可以调节GBW等等。

遇到自己不懂的问题,你可以这样。你不是想了解为什么I1提供偏执么,你首先假设I1没有提供偏执,拿掉他,你看看电路工作不。或者换成电阻工作不。理想电流源的电阻无限大,就是不会影响common gate的DC gain。如果你换成电阻,那么小信号可以用Thevenin替换,你在算一下DC Gain。比较一下。
但是有什么advantage就有对应的trade off。 他的输入范围比电阻的小。噪声大,等等。当然PSRR会影响,但是不会很大。对psrr来说这就是一个voltage divider。 从输入向下看的等效小信号电阻都很大。所以没什么太大的影响。影响了DC Gain就会影响GBW, 因为pole位置基本不变。等等。

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