類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
348
電壓與電流之相加與量測方法
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
349
電壓－電壓回授
此組態對輸出電壓做採樣並回傳回授信號為電壓型態，回 授電路與輸出端並聯而與輸入端串聯，理想的回授電路顯 示了一無限大輸入阻抗和零輸出阻抗。
VF Vout
Ve Vin VF
8.4 反馈对噪声的影响
1、概述
Y (s) H (s)[ X (s) G(s)Y (s)]
Y(s) H (s) X (s) 1 G(s)H (s)
反馈系统的四个部分
（1）前馈放大器 （2）检测输出的方式 （3）反馈回路 （4）产生误差的方式
一般性考慮
在回授網路中，輸入與輸出信號間的相似性。
計，产生
Vout C1
Vin
C2
增益灵敏度降低
简单反馈系统
Y X
A
1 A
1
1
1
A
βA 被称为环路增益,是反馈系统中很重要的量。 βA越大
Y/X对A的变化越不敏感.增加A或β可使闭环增益更加精确.
迴路增益的計算
將主輸入設為零，並在某處打斷迴路注入「正確方向」 之測試信號，沿著迴路信號可得到分隔點之增益，所導 出之負轉移函數為迴路增益。
那就是說
VF
Vt
C1 C1 C2
g m1 (rO 2
|| rO4 )
A0
C1 C1 C2
g m1 (rO 2
|| rO4 )
因此
Aclosed
1
gm1(rO2 || rO4 )
C1 C1 C2
g m1 (rO 2
||
rO4 )
如預期地，如果 βA0>>1，則Aclosed≒1+C2/C1。
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
354
例題 8.2〈續〉
答：
在低頻時，C1 和 C2 負載於放大器可忽略不計，為得到開路迴路電壓增 益，我們打斷回授迴路如圖8.21(b)所示，將 C1 之上板接地以確保零電 壓之回授電路。開路迴路增益等於 gm1(rO2||rO4)。
我們也必須計算迴路增益，利用圖8.21(c)，我們得到
答：
在此情況下之增益被定義為 Gm=Iout/Vin，也就是
Gm
VX Vin
Iout VX
gm1(rO1 || RD ) gm2
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
347
量測與回傳機制
(a)使用伏特計量測電壓；(b)使用電流計量測電流；(c)使 用一小電阻量測電流。
(a)電壓相加；(b)電流相加。
有反馈的和无反馈的输入电阻计算
1 Rin,open g m1 g mb1
VP
Vout
C1 C1 C2
( gm1 gmb1)VX RD
C1 C1 C2
IX
(gm1 gmb1)VX
gm2
( g m1
Байду номын сангаас
g
mb1 )
C1 C1 C2
RDVX
( g m1
g mb1 )1
gm2 RD
C1 C1 C2
VX
Rin,closed
VX
/ IX
1
1
g m1
g mb1
1
g m 2 RD
C1 C1 C2
推论:这种反馈将会使输入电阻减少 1+gm2RDC1/(C1+C2) 倍。
输出电阻的计算
(a)具有回授之共源極組態；(b)輸出電阻之計算。
I D1
VX
C1 C1 C2
gm2
RS
RS 1
gm1 gmb1
Vt (1) A VF
VF /Vt A
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
337
迴路增益的計算
Vt
C2 C1 C2
( gm1rO1)
VF
VF Vt
C2 C1 C2
g m1rO1
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
338
终端阻抗的变化
(a)带有反馈的共栅电路；(b)开环电路；(c)输入电阻的计算
VX
RD
I X 1 gm2 RS ( gm1 gmb1)RD C1
(gm1 gmb1)RS 1 C1 C2
带宽变化
A(s) A0
1 s
A0
0
1 s
A0
Y (s)
0
A0
1 A0
X
1
1
A0 s
1
A0
s
0
1
s
(1 A0 )0
0
頻寬修正
放大 20-MHz 方波，藉由(a) 20-MHz 放大器及(b)疊加 兩個 100-MHz 回授放大器。
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
352
電壓－電壓回授對輸出電阻的影響
VF VX Ve VX VM A0VX I X [VX (A0VX )] / Rout
VX Rout
I X 1 A0
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
353
例題 8.2
圖8.21(a)之電路實現圖8.18(b)所示之回授組態，但是其電阻以電容所取 代(在此未列出 M2 之偏壓電路)。計算放大器在極低頻時的閉路迴路增 益和輸出電阻值。
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
343
放大器種類
放大器種類與其理想模型。
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
344
放大器種類
四種放大器之簡單組態。
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
345
放大器種類
改善效能後的四種放大器。
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
346
例題 8.1
計算圖中轉導放大器之增益。
第八章 反馈
8.1 一般性考慮
8.1.1 反馈电路的特性 8.1.2 放大器的种类 8.1.3 检测和返回机制
8.2 反馈结构
8.2.1 电压-电压反馈 8.2.2 电流-电压反馈 8.2.3 电压-电流反馈 8.2.4 电流-电流反馈
8.3 负载的影响
8.3.1 二端口网络模型 8.3.2 电压-电压反馈中的负载 8.3.3 电流-电压反馈中的负载 8.3.4 电压-电流反馈中的负载 8.3.5 电流-电流反馈中的负载 8.3.6 负载影响小结
Vout A0 (Vin Vout )
Vout A0
Vin 1 A0
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
350
電壓－電壓回授
(a)以電阻分壓器量測輸出信號之放大器； (b)電壓-電壓回授放大器。
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
351
電壓－電壓回授對輸出電阻的影響
只要迴路增益高於一時，Vout/Vin≒1/β， 不論 RL 值為多少。
以與頻率無關之數值β來取代G(s)，並 稱其為「回授因子」。
類比CMOS積體電路設計 第八章 回授
334
增益灵敏度降低
(a)简单共源级 (b)带反馈的共源级电路
Vout
1
Vin
1
1 g r m1 O1
C2 C1
1 g r m1 O1
如果 gm1rO1 很大时，在分母中的 1/(gm1rO1) 項可被忽略不