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1、单级放大器的频率响应,放大器的频率特性,前面我们对各种单级放大器的分析仅集中在它们的低频特性上，忽略了器件的寄生电容和负载电容的影响。然而在模拟电路中，电路的速度和其它性能指标是相互影响和相互制约的(如增益，速度；速度，功耗；噪声，速度) ：可以牺牲其它指标来换取高的速度，也可以牺牲速度指标来换取其它性能指标的改善。因此理解单级放大器的频率响应是深入理解模拟电路的重要基础。,系统的传输函数,在线性系统中, 电容C的阻抗用1/SC, 电感L的阻抗用SL, 利用纯电阻分析方法求得输出电压与输入电压之比即为系统的传输函数A(S)。即:A(S)=V0(S)/Vin(S), 它是算子S的函数。传输函数具
2、有重要意义，它不仅可以用来分析系统的频率特性，其L-1(A(S)(传输函数的拉普拉斯逆变换)就是系统的时域冲击响应，对于任意的输入信号与冲击响应的卷积，就是该输入信号作用于系统时系统的时域响应。,右式为一两极点系统的传输函数, 式中A0为系统的低频增益。,传输函数的零点和极点,在A(S)令S=j, 则| A(j) |的大小即是放大器的相频特性(即放大器相移与频率f的函数关系), 它也是频率f的函数。显然, 极点对相位的贡献为负, 左半平面的零点对相位的贡献为正, 左半平面的零点对相位的贡献为负。,令 Z( S)=0, 得零点SZ, 令 P( S)=0, 得极点SP , 零、极点都是复数 。若R
3、e(SZ) 0, 则称SZ为右半平面零点, 若Re(SZ) 0, 则称SZ为左半平面零点; 最靠近坐标原点的极点称为第一主极点，依次类推。稳定系统要求Re(SP) out , out可以忽略，CS放大器表现为一单极点特性的放大器，则：,f3dB =fPin=1/2in,RS 很小时(输入近似为理想电压源)CS放大器带宽,out = RD(CGD+CDB) ;in=RSCGS+CGD(1-AV) ;AV=-gmRD,AV(s) -gmRD/(1+sout),如果MOS管所有寄生电容的大小具,有相同的数量级，RS非常小(输入信号源近似,为理想电压源)，则inCGD+CDB),该近似结果正是密勒简化
4、“目视”结果，该项相对于输入结点，误差显然要大一些。然而，在稍后的学习中我们会发现，运算放大器中通常都有一个高阻抗结点(该结点的Rout就是下级的RS)，利用密勒电容的倍增效应对运放进行频率补偿就是在该高阻抗结点形成一个第一主极点，输出结点的影响相对要小得多，而利用密勒定理简化该该高祖抗结点的结果(相当于CS放大器中的fPin)就相当精确了！,CS放大器简化与精确分析的比较（3）,从上面的传输函数中我们发现CS放大器还存在一个零点，这在密勒简化分析中是没有的，这也是两者间的最大区别。由于零点在运放的稳定性中起着很大的作用，因此在放大器频率特性中不能忽略，但是我们可以利用另外一种方法来求CS放大
5、器的零点fZ。,根据传输函数零点的的定义，CS放大器的零点fZ为：,CS放大器零点的产生,零点意味着存在某一频率fZ使输出Vout0。 当两结点之间存在两条信号通路时，传输函数就可能产生零点(有可能是复数)。一般而言，若两条通路到达输出结点时信号极性相同且传输函数存在零点，则为左半平面零点；若两条通路到达输出结点时信号极性相反，则为右半平面零点。,Vin,CS放大器零点的简易求法,零点SZ也可以这样求：因为当S=SZ时，Vout(S)/Vin(S)0，也即Vout(S) 0，这意味着即使此时将输出结点短路，必有Iout=0。,源跟随器的频率特性（无密勒效应）,没有密勒效应-CGD 没有接在输出
6、于输入结点之间 (因小信号MOS管漏极D接地)。 CL 包含如下电容: CSB1, CDB,SS, CGD,SS 下一级的输入电容 Cin。 因CGS在输出于输入结点之间 ，in无法“目视”。,源跟随器的频率特性（1）,KCL:,KVL:,源跟随器的频率特性（2）,源跟随器的输入阻抗（1）,若忽略CGD:,(低频时:gmb|SCL|),(与用弥勒定理时一样),M1体效应的等效电阻,CGS的密勒效应,源跟随器的输入阻抗（2）,对于给定的S=j, 输入阻抗由 CGS 、CL 和一个负电阻 -gm/(CGSCL2)(S2|s=j=-2)串联。,(高频时:gmb|SCL|),源跟随器的输出阻抗（1）,
7、(高频时),(低频时),若忽略CGD和体效应:,源跟随器的输出阻抗（2）,(高频时),(低频时),上面那个图像更象是|Zout|=f()图像？源跟随器作为缓冲器工作必然1/gmRS, 故右图更可能是实际中的情况。,|Zout|随 (f )而，故表现为一种电感特性，其等效电感L？,源跟随器的等效输出电感L,注意：等效电感L与RS几乎成正比！,源跟随器阶跃响应中的减幅振荡,前面分析指出，源跟随器的输出阻抗呈现电感特性，故当源跟随器驱动大电容负载时，其在阶跃响应中表现为输出为减幅振荡(电感与电容形成而阶电路)。,CG 放大器的频率响应（0）,输入结点电容CS=CGS1+CSB1 输出结点电容CD=CDG+CDB,S=CSRSin=CSRS|1/(gm1+gmb1) D=CDRDin=CDRD A=(gm1+gmb1)RD/(1+(gm1+gmb1)RS) Vout(s)/Vin(s)=A/(1+sS)(1+sD),那个是第一主极点？试比较一下CS、CD、CG的极点大小关系（以电阻负载RD为例），定性分析谁的带宽最宽？谁的带宽最窄。,
