MOSFET理解與應用:Lec 7—放大器電路模型II

上期內容回顧

設計一個放大器需要壓控電流源。NMOS在工作在飽和區時是一個非線性壓控電流源，小信號時可以看成是線性的。放大倍數與偏置有關。本期內容

直流偏置電路小信號電路模型總結大信號電路模型與小信號電路模型的區別——————————————————————————————————

1、直流偏置電路

上期內容我們提到過一個小信號要想放大，加直流偏置。直流偏置的作用是：

第一，因為V_GS需要大於V_TH，NMOS才能正常工作。第二，因為V-I曲線的斜率g_m和V_GS成正比，當V_GS比較小時，g_m非常小，不能得到很好的放大倍數。好，我們給出合適的直流偏置，如圖Fig. 1，輸入到MOS管柵極的電壓為V_in=V_s,in+V_l,in，V_s,in表示小信號的輸入，V_l,in表示大信號的直流電壓。V_out=V_l,out+V_s,out表示漏極輸出電壓。V_l,out表示大信號直流分量，V_s,out表示小信號的放大輸出，是我們最關心的量。

Fig. 1

用上一期我們證明的等效電路模型可以得到下面的電路圖：

Fig.2

2、小信號放大模型

上期我們提到當信號輸入特別小時，mos管的放大可以看成是線性放大，現在我們用嚴格的數學公式證明一下：

其中，藍色框中的公式為大信號輸入輸出公式，紅色框中的公式為小信號輸入輸出，很明顯可以看出，大信號模型的輸入輸出不是線性關係，只有小信號的輸入輸出成線性關係。所以根據這兩個公式，我們可以把Fig. 2中的電路圖拆成兩部分，一個是大信號電路圖Fig. 3（用於求解電壓偏置），另一個是小信號電路圖Fig. 4（用於求解放大倍數相關的參數）

Fig. 3 大信號模型

Fig. 4小信號模型

3、總結大信號電路模型與小信號電路模型的區別

比較Fig. 3和Fig. 4我們可以看到大信號電路模型與小信號電路模型主要有以下兩點不同：

①、在小信號模型中輸入端直流偏壓和輸出端VCC都為零，也就是直接接地。

②、MOS管等效的壓控電流源不同，小信號模型是線性的，大信號模型是非線性的。

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本期內容到此結束，把公式多寫幾遍，把大、小信號的電路圖多畫幾遍就會有更深刻的體會。還記得溝道長度修正模型嗎？下期講解溝道長度修正模型在等效電路圖中如何體現。關注Mr. 9，助你深刻理解電子電路那些事兒。

往期內容

MOSFET理解與應用（Lec 1）

MOSFET理解與應用（Lec 2）

MOSFET理解與應用：Lec 3—你真的理解夾斷效應嗎？

MOSFET理解與應用：Lec 4—MOS管工作在哪個區，看這個你就懂了

MOSFET理解與應用：Lec 5—NMOS、PMOS、CMOS

MOSFET理解與應用：Lec 6—放大器電路模型I