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模拟电路之单极点电路 极点对不同频率小信号的反应

2022-02-28 07:16分类:电路图 阅读:

 

顶点的理解是輸出变成无穷,顶点的出现会给电源电路的不一样次数的小数据信号产生不一样的反映,唯一的顶点就在輸出Vout,输出阻抗Rout相当于上边那一个resistor和下边的ro串联,当小数据信号的次数越来越特别大以后,对系统极高频的数据信号也就无尽衰减系数了。

大家一起来看看一个单顶点的电源电路,看一下顶点的出现到底是怎样危害了电源电路对不一样次数的小数据信号的反映。

一个nmos和一个resistor,构成了一个基本上的common-source amplifier。临时忽视Cgs、Cgd等分布电容导致的高频率零顶点。这一电源电路就是一个单顶点系统软件:唯一的顶点就在輸出Vout那边。自然,还有一个前提条件就是说大家的load capacitor较为大,例如就用1pF好啦。输出阻抗Rout相当于上边那一个resistor和下边的ro串联,嗯,总而言之便是很优化的一个实体模型啦!

随后,我们可以依据

获得这一单顶点电源电路的transfer funcTIon的波特图:

再以后,当小数据信号的次数越来越特别大以后,真分数项远高于分子结构,这一对系统极高频的数据信号也就无尽衰减系数了。

这些!为何我们都说-20dB/dec呢?就是,为何超出了顶点以后,頻率每增大十倍,增益值就降低20dB呢?

这一嘛……大家或是返回以前的公式计算细心看一下:

降低的速率。例如在上面的图中,假定f3的工作频率是f2的十倍,那麼f3相匹配的增益值尺寸当然也就比f2少了20dB。

行吧,降低的效率大家算得上搞懂了。那究竟何时,这一单顶点的amplifier就彻底失效,彻底不可以变大键入的小数据信号了呢?

那样,一个新的頻率 unity-gain bandwidth就冒出了呢。

在这个頻率UBWB处,这一amplifier的gain降低到1,也就是20lg1,便是0dB了。

行吧,那这一頻率到底是多少呢?

实际上,大家就用最主要的线性方程来求得就可以了的。

最先,我们知道,在Wp时,纵轴大概是20lgAo;随后,大家还知道切线斜率是-20dB/dec,嗯,那样不就可以了嘛?

这些!究竟怎么计算的?

细心一看,这一UBW的公式计算里边仅有gm和C,跟实际的Rout大小彻底没有关系呢!因此,上边那一个波特图的DC gain Ao能够由于Rout增大,而增大,可是这一电源电路的UBW却或是一点也没有变呢!

嗯,写到这儿,一个基本上的单级点amplifier的相频特性,也就差不多了。

最终, 还想注重一下,一定如果小数据信号才可以那样剖析啊!

设想一下,假如你的input 工作电压突然从0变成了VDD,輸出也就类似从VDD变成了很贴近0的一个值。那么你试一下算它的增益值?是否最多是1?为啥呢?即便 从0到VDD转换的效率能够比较慢,还可以迅速,增益值绝对不会超出1……

由于它是大数据信号了啊!

并不是说好了的吗?上边全部的这种剖析,全是根据小数据信号的啦!大数据信号就不可用了啦!

那一个……究竟在哪儿区别大数据信号和小数据信号呢?

但是 或是能够告知大伙儿,那样的图是咋plot出去的(Razavi, p51):

在Cadence里边,input端放一个vdc (在library : analogLib里边),把它的DC value设成一个自变量,例如vdc_in好啦。随后用DC sweep,设定这一vdc_in的范畴,例如从0到VDD(实际上那样大的范畴没什么意思哈!略微小一些,关键点会非常清楚。)随后plot輸出端见到的current除于这一vdc_in,就领到了上边这一gm的图。实际上也基本上是这一单顶点电源电路的增益值伴随着input工作电压的改变发展趋势啦。

自然,为了更好地看细心点,大家或是先定好DC biasing 好啦。例如input有一个DC的工作电压,一直固定不动在0.5V,这个时候见到的output的DC值是0.6V。随后或是跟上边一样,DC sweep一个加进0.5V的input biasing上边的自变量,例如从-10mV到10mV。获得的输出电压减掉以前的0.6V,随后除于input的变动范畴20mV,也就获得了这一电源电路的DC增益值了!

针对一个非常典型的较为完善的加工工艺,例如180nm那样的,一个单极的nmos,它的较大gain类似可以做到40dB的模样。自然,能否取得这一值,跟你的实际DC biasing voltage和上边的resistor大小全是很有关系的。哈哈哈,你们或是自个去试试吧!

总而言之,仅有当一个transistor被bias在适宜的DC operaTIon point,它的较大增益值效率才可以被完全的充分发挥啊!

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