套筒式与折叠式共源共栅级
对应:0258–0259。
0258:上下两个共源共栅级阻抗并联
下方 NMOS 堆栈的阻抗
RN=ro1+ro2+(gm2+gmb2)ro1ro2.
上方 PMOS 堆栈同理为 RP(使用相应器件参数及正值跨导)。输出看到
Rout=RN∥RP.
只有 RN=RP 才有 Rout=RN/2;再忽略体效应与独立 ro 项,才到教材
Rout≃21gm2ro1ro2.
输入电流传递跨导 Geff 由 13 组求出,通常近似 gm1:
av≃−1+sRoutCLgm1Rout,BW=2πRoutCL1,GBW≃2πCLgm1.
理想 long-channel 饱和要求的输出范围:
VOV1+VOV2≲VO≲VDD−VOV3−VOV4.
每管 VOV≃0.2 V 时,可用范围约 VDD−0.8 V。这是给定偏置的电压裕量估计,不是跨工艺常数。
0259:折叠电流路径
M1 漏极接节点 x;上方电流源提供 IB1;PMOS M2 从 x 把电流送往输出,输出另由 IB2 吸走偏置。
ID1+ID2=IB1,ID2=IB2⇒ID1=IB1−IB2.
若选 IB1=2IB2,两管电流相同;IB1/2 是设计选择,不是拓扑必然。
有限偏置源下,x 点原始阻抗
Rx=ro1∥rB1.
从 M2 漏极看入的共源共栅级支路
Rbranch=ro2+[1+(gm2+gmb2)ro2]Rx.
输出还要与下方电流源阻抗并联:
Rout=Rbranch∥rB2.
理想 rB1,rB2→∞、gmb2=0、高本征增益时,才得到原图
Rout≃gm2ro1ro2。
输入变大会让 M1 多吸电流,使供到输出的 PMOS 电流变少,故本图电压增益仍反相。把输入电流有效传递率近似为 1 后:
av≃−1+sRoutCLgm1Rout,GBW≃2πCLgm1.
比较条件
- 同输入管电流时,等电流分配的折叠式支路要求供电电流约两倍;不是任意 sizing 下都精确两倍。
- 原书说折叠式与套筒式摆幅相近,还依赖偏置源用几颗管实现,不能由两个理想电流源图唯一决定。
- 忽略体效应、有限偏置源阻抗、内部电容,均需分别验证。
- 不用 SFG:逐支路计阻抗及电流守恒已清楚呈现折叠的意义。
来源对照
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