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0232 Analog amplifier: poles due to CDG

2022-04-08 11:43 作者:王見王見  | 我要投稿

在0232這張ppt中,Sansen直接給出了傳遞函數(shù)的詳細(xì)公式,然后畫出了主、次極點(diǎn)以及零點(diǎn)關(guān)于CDG的變化圖。

N管和P管在小信號(hào)中是并聯(lián)關(guān)系,可以等效成一個(gè)管子。

像這種帶s的表達(dá)式,往往使用的是時(shí)間常數(shù)法,算s前的系數(shù)。因?yàn)閟肯定是由電容C帶來的,只要分析RC時(shí)間常數(shù)就可以了,也就是說看電容兩端看過去的等效電阻。

吳老上課也提到過,這里有很多的τ,什么這個(gè)開路,那個(gè)短路,繞來繞去的,根本聽不懂。

其實(shí)背后的原理是Middlebrook的額外元件定理,或許也可能是別的名字,因?yàn)樽钤鏐ode就有過相關(guān)的研究。

CDG開路時(shí),CL兩端的等效電阻是ro

CL開路時(shí),CDG兩端的等效電阻約是gmroRs也就是AV0*Rs

于是分母上s的系數(shù)出來了。

CL短路時(shí),CDG兩端的等效電阻是Rs。

CDG開路時(shí),CL兩端的等效電阻是ro。

于是分母上s2的系數(shù)就等于上面兩個(gè)時(shí)間常數(shù)的乘積。

當(dāng)然,如果用另外一種形式,CDG短路時(shí),CL兩端的等效電阻是1/gm,CL開路時(shí),CDG兩端的等效電阻是gmroRs,相乘得到同樣的結(jié)果。這兩種方式的結(jié)果必然一樣。

零點(diǎn)相當(dāng)好找,將Vout置零,也就是虛短,那么CL和ro上沒有電流,CDG的電流全部由mos電流提供,并且方向是相反的,故產(chǎn)生一個(gè)右零點(diǎn)gm/CDG。

有了表達(dá)式,假設(shè)極點(diǎn)分離,很容易寫出兩個(gè)極點(diǎn)的表達(dá)式:

顯然,拐點(diǎn)是CDG=CL/gmRs

這個(gè)拐點(diǎn)是比較特殊的,為什么CDG為這個(gè)值的時(shí)候恰好是拐點(diǎn)呢?

我的理解是,這個(gè)值體現(xiàn)了T和1的關(guān)系,當(dāng)環(huán)路增益大于1的時(shí)候,反饋起作用,GBW就是由1/RS*CGD決定,環(huán)路增益小于1的時(shí)候,反饋不起作用,GBW由gm/CL決定。

假定CL遠(yuǎn)大于CDG,那么環(huán)路增益為

畫出T的圖像是這樣的:

當(dāng)1/RSCGD跑在gm/CL前面時(shí),T在ω<gm/RL的部分就大于1,于是這個(gè)電路就表現(xiàn)得像一個(gè)積分器,單位增益帶寬自然是1/RsCDG。

當(dāng)1/RSCGD跑到gm/CL后面時(shí),T永遠(yuǎn)小于1,反饋不強(qiáng),甚至可以忽略掉這個(gè)反饋,視CDG為開路。顯然GBW=gm/CL。


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