由于导通时VGD=0，所以只能在饱和区。
在模拟电路中，MOS二极管常用来代替电
阻。
等效直流电阻的大小可通过调整W或L改变。
MOS二极管的小信号等效电路
G + vgs gmvgs S D + ro vds -
ids
vds 1 g m vgs vds ( g m ) ro ro
DS之间 的小信号 电阻为
1 1 // ro gm gm
如果需要有较大的小信号电阻,需要用较”弱”的管 子,即W/L要小.
MOS二极管为负载的放大器
G1 D1 +
M1
gm1 vds2
ro1 vds2 S1 -
VD1+vo VB+vi
M2
D2 G2 + gm2 vgs2 S2 + ro2 vds2 -
器分析方法的一致性和不同点。
仿真实验
（1）使用st02工艺nmos管，保持 VGS=1V，VDS=5V， L=2u，调
整W（精确到0.1um)使ID接近10uA.（做以W为参数的输入转移
特性）。 （2）在（1）的基础上，测量工作点（VGS=1V ,ID=10uA）附近的
体效应跨导gmb。
（3）根据（1）确定的W，分别在VGS=0-1V和VGS=2-3V和0-5V的 范围用扫描分析观察温度对ID的影响。
共源极放大器的放大倍数与输出电阻的矛盾
提高放大倍数需要增加负载管的等效电阻, 必然导致输出阻抗增加,驱动阻性负载能力 下降. MOS管共源极放大器一般只能带容性负载.
源极跟随器
VDD + vi vo RS + gmvgs vgs + RS vsb gmbvsb ro vo
vi -
由于VSB不为0，要使用考虑体效应的模型。
ro2
的关系。
vgs1=0
RD + vds1 rout
vo
ro1
-
输出电阻的计算
vds1 io ro1
vo vds1 io g m 2 vds1 g mb 2 vds1 ro 2
vo ro1 1 ( g m 2 g mb 2 )ro1 io ro 2 ro 2
这种放大器也称为共源极放大器,类似双极的共 射极放大器,特点是有较高的电压放大倍数.
MOS二极管
如果A点电压高于B点电压
且VAB大于阈值电压，图
（A)和（B）都可以导通， 如果B点电压高于A点则不 导通，这个特性与二极管 相似，因此称为MOS二极
G
A
A
B
B
(A)
(B)
管。
MOS二极管导通时处于什么工作区？
小信号等效电路只考虑输入“信号”（随时间变 化的电压或电流）与输出信号的关系，任何电压 固定不变的点都相当于“接地”。
计算放大倍数和输出电阻
Av g m vgs (ro // RD // RL ) vgs
g m (ro // RD // )
9.9
rol ro // RD 100 k
( g m g mb ) RD Av RD 1 ro RD ro
-
G
-
如果ro远大于RD
Av ( g m g mb ) RD
共栅极放大器的输入输出阻抗
vi ii RD ro ii ( g m g mb )vi
gmvi
ii + vi
S gmbvi ro
D
vi RD ro ri ii 1 ( g m g mb )ro
ID
n
2
(VGS VTHN )2 300 0.04 12( A)
VDS VDD I D RD 5 12 0.2 2.6(V )
g m 2 n I D 120 A / V
1 ro 8 .3 M I D
小信号等效电路
G + vi + vgs - S rol gmvgs ro RD D io + RL vo -
源极跟随器电压放大倍数
注意：
vi vgs vo
vo vsb
Av g m ( Rs // ro ) 1 1 ( g m g mb )( RS // ro )
gmb<0.5gm,需要单独测量（在题中给出）。
源极跟随器的输出电阻
计算方法：想象输入信 号不变，即vi短路，从 输出端加电压vo,根据产 生的电流计算等效的电 阻。
共栅极电路
VDD G RD D G VB S VS+vi VD+vo + vgs gmvgs S vo + vi vsb io gmbvsb ro + D
+ -
-
-
VS，VB是固定的偏置电压,VD1是静态值。
共栅放大器电压放大倍数
gmvi
S + vi ro gmbvi
D + RD vo
vi vo vo ( g m g mb )vi RD ro
rout
vo ro 2 1 ( g m 2 g mb 2 )ro 2 ro1 io
共源共栅电路的特点
gm1vi
rout 很大
RD
输入输出阻抗都很高，理想的电压控制电流源。
作业
练习以上电路的放大倍数、输入输出阻抗推
导，总结共源、共栅和源极输出电路的特点。
比较MOS管基本放大器和双极晶体管放大
vi
vgs2 -
VB,VD1是静态电压。
电压放大倍数
Av g m 2 (ro 2 //
gm2 g m1
1 // ro1 ) g m1
当沟道长度调制系数λ很小时（0.01数量级），
MOS管的输出电阻ro在计算时可以忽略。
要获得较大的放大倍数,”驱动管要强,负载管要弱”, 即图中M2的宽长比大于M1的宽长比.
RD
ri
G
rol RD // ro
共源共栅电路
VDD RD ID M2 VB2 M1 VB1+vi VDS,sat1 VDS,sat2 VD2+vo
偏置电压设计原则： 使M1，M2工作在饱和 区。 小信号等效电路？
小信号等效电路
G2 + vgs2 gm2vgs2 S2 io + vi + vgs1 G1 D1 gm1vgs1 S1 ro1 + vds1 RD vo gmb2vsb2 ro2 + D2 io
第7讲 简单MOS管放大器
以电阻为负载的简单放大器
Vdd
KPn =60µ A/V2 ID 5V RD 100k vDS 2u 1mV 1kHz vi 1V W=20u L=2u 500k RL vo
VTHN=0.8V λ=0.01
模拟电子技术中的思想可用
W n KPn 600 ( A / V 2 ) L
电压放大倍数
认为ro1无穷大 时，回路电流
vo io RD g m1RD vi
就是M1的漏极
电流。
io g m1vi
Av g m1RD
共源共栅电路的输出电阻
G2 + D2 io +
注意vds1与 vgs2和vsb2
vgs2 -
gm2vgs2 S2 io D1
gmb2vsb2
-gmvo gmb vo ro io + RS vo rol
1 rol g m g mb
源极跟随器与双极晶体管的“射 随器”作用相似，具有较小的输 出电阻，表明有较强的驱动能力。
输出电阻的概念与计算技巧
• 如果将一个放大器看成是信号源，则输出电阻
就是该信号源的内阻。 • 如果放大器要作为电压源使用，希望输出电 阻小。如果要作为电流源使用，则希望输出电 阻大。 • 在输出端加电压的计算方法是一种运算技巧， 只能用于抽象的电路，不能用于实际电路。