有源電阻無源器件-展示頁
2025-01-07 14:41本頁面
【正文】 MOS管可工作于飽和區(qū)與三極管區(qū)。 mom grgIV 1)1(/ ??有源電阻 2）考慮襯底偏置效應(yīng) ? 如果考慮體效應(yīng)，如下圖（ a）所示，由于襯底接地電位，則有： V1＝－ V， Vbs＝－ V，其等效電路如下圖（ b）所示。所以小信號工作時 MOS二極管可近似為一個兩端電阻，其值為： 由上式可以看出： ? 二極管連接的 MOS管的交流電阻等于其跨導(dǎo)的倒數(shù)，且為一非線性電阻。 有源電阻 1）忽略襯底偏置效應(yīng) ? 首先根據(jù)飽和薩氏方程，可得到其電壓與電流特性： ? 則有： ? 上式說明當(dāng)流過三極管的電流確定后， MOS管的二端壓降僅與幾何尺寸有關(guān) 。 2)(th nGSNGSDGSDDSon VVKVIVIVR???? 2)(th pGSPGSDGSDDSon VVKVIVIVR????有源電阻 （二） 交流電阻 ? 交流電阻可以視為 MOS管的輸出特性曲線在VDS＝ VGS時的斜率，對于理想的情況，即忽略溝道調(diào)制效應(yīng)時，其值為無窮大。 IgmV1+V1V+ro有源電阻 ? 由上圖可知， MOS二極管的柵極與漏極具有同的電位， MOS管總是工作在飽和區(qū)，根據(jù)飽和薩氏方程可知其轉(zhuǎn)移特性曲線（漏極電流－柵源電壓間的關(guān)系曲線）如下圖所示。 CD BCG DGBSDCG SCS BgmVG SCG Brogm bVB SVB S++VG S有源電阻 ? MOS管的適當(dāng)連接使其工作在一定狀態(tài)（飽和區(qū)或是線性區(qū)），利用其直流電阻與交流電阻可以作為電路中的電阻元件使用。 MOS管交流小信號模型 ? 不同工作狀態(tài)（截止、飽和、線性）時 MOS管的分布電容值不同，因此若進(jìn)行詳細(xì)的計算比較困難，但可以通過軟件模擬進(jìn)行分析。 DGSgmVG SDGSgmVG Srogm bVB SVB S+VB+VG S+VG S(a) (b) MOS管交流小信號模型 MOS管高頻小信號等效電路 ? 在高頻應(yīng)用時， MOS管的分布電容就不能忽略。 ? 實際的模擬集成電路中 MOS管存在著二階效應(yīng)，而由于溝道調(diào)制效應(yīng)等效于漏源之間的電阻 ro；而襯底偏置效應(yīng)則體現(xiàn)為背柵效應(yīng)，即可用漏源之間的等效壓控電流源 gmbVBS表示，因此 MOS管在飽和時的小信號等效模型如圖 (b)所示。 ? 在飽和區(qū)時 MOS管的漏極電流是柵源電壓的函數(shù)，即為一個壓控電流源，電流值為 gmVGS，且由于柵源之間的低頻阻抗很高，因此可得到一個理想的 MOS管的小信號模型，如圖所示。 MOS器件物理 MOS管交流小信號模型 MOS管低頻小信號模型 ? 小信號是指對偏置的影響非常小的信號。 ? 由于在很多模擬電路中， MOS管被偏置在飽和區(qū)，所以主要推導(dǎo)出在飽和區(qū)的小信號模型。 MOS管交流小信號模型 ? 其中（ a）為理想的小信號模型。 ? 上圖所示的等效電路是最基本的，根據(jù) MOS管在電路中不同的接法可以進(jìn)一步簡化。即在考慮高頻交流小信號工作時必須考慮 MOS管的分布電容對電路性的影響， ? 所以 MOS管的高頻小信號等效電路可以在其低頻小信號等效電路的基礎(chǔ)上加入 MOS管的級間電容實現(xiàn)，如圖所示。 ? 另外，在高頻電路中必須注意其工作頻率受 MOS管的最高工作頻率的限制（即電路的工作頻率如高于 MOS管的最高工作頻率時，電路不能正常工作）。 ? MOS二極管作電阻 MOS二極管是指把 MOS晶體管的柵極與漏極相互短接構(gòu)成二端器件，如圖所示。 Vt h NVG SID SVt h PVG SID SNMOS PMOS 有源電阻 (1) 直流電阻 ? 此時 NMOS管的直流電阻為： ? PMOS管的直流電阻為： ? 由以上兩式可以發(fā)現(xiàn)： MOS二極管的直流電阻與器件的尺寸相關(guān)，并且還取決于 VGS的值。 ? 考慮溝道調(diào)制效應(yīng)時，交流電阻是一有限值，但遠(yuǎn)大于在該工作點上的直流電阻，且其值基本恒定。 2)( thGSND VVKI ??NIthDSGS KVVVV D????有源電阻 ? 再根據(jù) MOS二極管的低頻小信號模型，有： V1＝ V和 I＝ V/ro＋ gmV。 ? 但由于在模擬電路中一般交流信號幅度較小，因此，在直流工作點確定后，可以認(rèn)為其值為一恒定值。 IgmV1+V1V+roM1+
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