CMOS单级放大器详解：共源、共栅与共漏电路

本章主要探讨的是单级放大器在CMOS模拟集成电路中的重要地位，它是构建复杂运算放大器的基本单元。CMOS运算放大器的特点直接影响整个电路的性能。章节内容涵盖了四种常见的单级放大器类型：共源放大器、共栅放大器、源跟随器和共源共栅放大器。 2.1 放大器概念 放大器根据输入和输出信号类型分为电压放大器、电流放大器、跨导放大器和跨阻放大器。分析放大器时，需区分直流、交流和混合信号，分别用VIN、vin和vIN表示。图2-1展示了放大器的基本结构，其中输入信号可能为电压或电流，直流偏置电流ISUP通过有源器件如MOS管或双极性晶体管流入，确保工作在适当的偏置条件。 2.2 共源放大器 共源放大器是讨论的重点，首先考虑电阻负载的情况，包括直流特性和交流小信号分析。它在有源器件的一端注入恒流源作为负载，以及当栅、漏终端短接时的特殊情况。共源放大器还涉及带源极电阻负反馈的设计，这种设计能提高电路的稳定性。 2.3 共栅放大器 共栅放大器则侧重于其工作原理，这种放大器的特点是输入和输出都在栅极上，适合于某些特定的应用场景。 2.4 共漏放大器 共漏放大器，顾名思义，其输入和输出都在漏极，与共源放大器类似，但其电路结构和特点有所不同。 2.5 共源共栅放大器 共源共栅放大器是一种复合型放大器，结合了共源和共栅放大器的优点，具有大信号和小信号两种工作模式，分别对应不同的性能特点。 总结来说，单级放大器是模拟集成电路设计中的基石，理解它们的工作原理和特性对于设计高性能、稳定的CMOS模拟电路至关重要。通过深入研究这些放大器类型，工程师可以根据具体应用选择合适的电路结构，优化系统的性能和效率。