单级放大器的详细资料说明

　　CMOS 运算放大器是 CMOS 模拟集成电路的最重要的模块，它的特性决定了模拟集成电路的特性。复杂的 CMOS 运算放大器的基础是简单的单级放大器。本章将介绍常用的单级共源放大器、共栅放大器、源跟随器、共源共栅放大器。

　　按放大器的输入输出信号的类型，可将放大器归类为以下四类放大器：

　　电压放大器：输入与输出信号均为电压信号；

　　电流放大器：输入与输出信号均为电流信号；

　　跨导放大器（Transconductance）：输入信号为电压，输出为电流；

　　跨阻放大器（Transresistance）：输入信号为电流，输出为电压。

　　在分析放大器工作时，我们首先定义信号的表示方法。模拟电路中有直流信号、交流信号以及交流与直流混合叠加的信号。我们设定直流输入信号表示为VIN， 交流输入信号为vin， 直流与交流的混合输入信号为 vIN。

　　图 2- 1 为一般放大器示意图以及输入信号。放大器由有源器件和负载电流所构成。有源器件中的电流iD由输入电压或电流信号所控制。直流偏置电流ISUP流入有源器件的一端。有源器件可以是 MOS 管，也可以是双极性晶体管。图 2- 1 中的输入信号可能是电压信号， 10 也可以是电流信号。如果是电压信号，那么如图 2- 1 所示 VBIAS是直流偏置电压。其值选定条件是 ISUP = ID，ISUP为负载电流源的直流电流，ID为流入有源器件的直流电流，即偏置电流。因此，在此条件下直流输出电流 IOUT为零。与 VBIAS串联的 vs是小信号电压，RS是内阻。vs的变化使总的输入电压 vIN有变化，因此使有源器件的总电流 iD变化。而 ID为一个定值，因此输出电流 iout = id，id为有源器件的小信号电流。如果放大器的输入信号是电流信号，那么直流偏置电流 IBIAS作为输入信号，保证有源器件，例如 MOS 的漏源电流 ID，等于电流源电流 ISUP。与 IBIAS并联的是一个小信号电流源 is以及电流源内阻 RS。is使有源器件的总电流 iD发生变化，因此输出电流是小信号电流 id。