所以,想要提高放大增益,有兩個途徑:
(1) 提高gm
(2) 提高RD
這三個公式,告訴我們,gm與公式中涉及到的這些因素相關(guān)。
直觀上想想,這些因素,都不能把gm提高太多。
比如說,增加W,可以提高gm,但是那又怎樣?就算增加W,不影響其他性能,那你能把寬度設(shè)到一個晶圓那么大?
所以從gm這條途徑走不通,那就走提高RD這條。
可是,如果RD還是那個RD,戲也唱不下去了。
比如說,原來RD為1kohm,然后想把電壓增益,提高100倍,啪地一下,給RD整成100kohm,你以為你的增益能提高100倍,其實(shí)放大器早就歇菜了。
那怎么辦?這時候,就要變個戲法了。
就是給他一個像RD,但又不是RD的東西。這個東西就是電流源。
理想的電流源,等效為開路,也就是電阻為∞。因?yàn)橛性丛床粩嗟碾娏?,所以不用?dān)心放大器的偏置問題;而在小信號模型中,又等效于開路,即沒有。
所以,就這樣一個簡單又巧妙的操作,把放大器的增益,提高了好幾個檔次。
那電流源又該怎么來實(shí)現(xiàn)呢?
一個簡單的共源電路,即等效于一個電流源,不過不太理想。
理想的電流源,Rout=∞;
共源電路,由于溝道調(diào)制效應(yīng),Rout=r0.
那怎樣讓這個電流源更接近理想呢?原則就是提高其Rout。
可以在源極增加一個電阻Rs.此時輸出電阻又被提高幾個檔次。
不過,用電阻RS,有個缺點(diǎn),就是其也會產(chǎn)生壓降,則就會導(dǎo)致在同樣的供電電壓VDD下,VDS的值減小,VDS減小,則可能會讓管子進(jìn)入線性區(qū),此時MOS管就不能等價于電流源了。
更重要的一點(diǎn)事,RS這個阻值還不夠大。
還可以更大點(diǎn)。
這就是NMOS cascade current source。
所以,當(dāng)電路中需要電流源時,可以用cascade current source來替代。
這種Cascade結(jié)構(gòu),不僅可以使得電流源更接近理想電流源,它還還能成就高增益放大器。
說到這,可能有點(diǎn)糊涂啊。
其實(shí),前面都在講怎么實(shí)現(xiàn)一個理想的電流源。但是這個理想電流源的實(shí)現(xiàn),也只是讓共源放大器變?yōu)锳v=-gmro,而不要被電阻RD拖累。
而成就高增益放大器,是為了提高上面式子中的r0。
cascode放大器,可以看成共源放大器后面跟著一個共柵放大器,所以又稱為共源共柵放大器。