Verstärkung des Kaskodenverstärkers

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Verstärkung des Kaskodenverstärkers

cmos
Kaskode
Physik
Verstärker

Benutzer367640

Ich habe Design of Analog CMOS Integrated Circuits 2nd Edition von Razavi durchgearbeitet. Ich bin derzeit in der Cascode-Verstärker-Sektion. Der Autor führt ein Beispiel zur Berechnung der Verstärkung für die folgende Schaltung durch, aber ich verstehe nicht, wie er zu seinem Endergebnis gekommen ist.

Er beginnt zunächst damit, Id2 zu erhalten, wobei er feststellt, dass der von M1 erzeugte Strom zwischen Rp und der Impedanz aufgeteilt wird, die beim Blick in die Quelle von M2 gesehen wird, was ist

1 / (G M 2 + G M B 2)

$1/(gm2+gmb2)$

ICH D 2 = G M 1 v ich N \frac{(G M 2 + G M B 2) R P}{1 + (G M 2 + G M B 2) R P}

$Id2 = gm1Vin\frac{(gm2+gmb2)Rp}{1+(gm2+gmb2)Rp}$

Ich verstehe nicht, wie er für den Strom von Id2 zu diesem Schluss kommt.

Als nächstes gibt er nur an, dass die Spannungsverstärkung gegeben ist durch:

A v = - G M 1 \frac{(G M 2 + G M B 2) R D R P}{1 + (G M 2 + G M B 2) R P}

$Av = -gm1\frac{(gm2+gmb2)RdRp}{1+(gm2+gmb2)Rp}$

Ich habe versucht, die Lemma-Technik zu verwenden, um es zu lösen (Av = -GmRout), aber ich komme anscheinend nicht weiter. Ich glaube, ich übersehe einen wichtigen Schritt, den er unternimmt, um diesen Gewinn zu erzielen.

Könnte jemand einen Einblick in den Prozess geben, den er durchführt, um diese Ergebnisse (Id2 und Av) zu erhalten? Danke schön.

Analogsystemerf

Was ist „gmb2“ im Kleinsignalmodell?

Bimpelrekkie

@analogsystemsrf gmb2 ist das GM, das aus dem "Bulk Gate" resultiert. Das Bulk/Substrat des MOSFET kann als (sekundäres) Gate wirken. Wenn das Bulk/Substrat geerdet ist, kann man diesen Effekt normalerweise verwerfen, also ist gmb2 = 0

Antworten (1)

Verstärkung des Kaskodenverstärkers

@analogsystemsrf gmb2 ist das GM, das aus dem "Bulk Gate" resultiert. Das Bulk/Substrat des MOSFET kann als (sekundäres) Gate wirken. Wenn das Bulk/Substrat geerdet ist, kann man diesen Effekt normalerweise verwerfen, also ist gmb2 = 0

Bimpelrekkie · Answer 1

Da gmb2 normalerweise ignoriert wird, wenn die Substratverbindung ordnungsgemäß geerdet ist, werde ich es ignorieren und die Sache etwas einfacher machen. Also gmb2 = 0

Wenn ich dann "nach oben" in die Quelle von M2 schaue, sehe ich:

1 / (G M_{2})

$1/(gm_2)$

Wenn ich direkt vom Abfluss von M1 schaue, sehe ich:

R P

$Rp$

Der Strom, der aus dem Drain von M1 kommt, ist:

ICH D_{1} = G M_{1} v ich N

$Id_1 = gm_1Vin$

Nun teilt sich dieser Strom zwischen diesem 1/gm2 und Rp auf:

ICH D_{2} = ICH D_{1} \frac{G M_{2} R P}{1 + G M_{2} R P}

$Id_2 = Id_1\frac{gm_2Rp}{1+gm_2Rp}$

(Beachten Sie, dass dies die Formel "Stromteilung in zwei Widerstände" verwendet. Sie ähnelt der Spannungsteilerformel, aber dann für Strom.)

Dann füllen Sie Id1 aus, das macht:

ICH D_{2} = G M_{1} v ich N \frac{G M_{2} R P}{1 + G M_{2} R P}

$Id_2 = gm_1Vin\frac{gm_2Rp}{1+gm_2Rp}$

Sie können jetzt gm2 durch (gm2 + gmb2) ersetzen, wenn Sie möchten, das Endergebnis bleibt gleich.

Der Drain-Strom Id2 teilt sich nach M2 nicht mehr auf, der gesamte Strom fließt in den Drain-Lastwiderstand Rd. Die Spannungsverstärkung Av ist also einfach Id2, wie oben abgeleitet, multipliziert mit dem Wert des Lastwiderstands Rd. Bei negativem Vorzeichen führt ein steigendes Vin zu einem fallenden Vout.

Verstärkung des Kaskodenverstärkers

Benutzer367640

Analogsystemerf

Bimpelrekkie

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Bimpelrekkie

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