单晶体管组成的电路
使用单个晶体管,我们可以构造共源放大器,源极跟随器 (共漏放大器),也称为电压缓冲器,以及共栅放大器,也称为电流缓冲器。

图 1 单个晶体管组成的三种基本电路
- 共源放大电路
IB=20uA, VB=450mv, Vdd=1.2v, VAC=20mv
晶体管参数:I=130nm, W=280nm; 宽长比 = 28/13;
负载电容 CL=1pF
直流静态工作点如下图标注:

图 2 共源放大电路静态工作点
从图3 中可以得到:增益 G= 22.3dB, 带宽 BW= 31.9MHz;

图 3 共源放大电路增益和带宽
增加晶体管的沟道长度:I=390nm, 宽度保持不变,W=280nm;
直流静态工作点如下图标注:

图4 共源放大电路静态工作点
从图5 中可以得到:增益 G= 24.9dB, 带宽 BW= 31.0MHz;
因此增加晶体管的沟道长度,增益增大,带宽略有减小;

图 5 共源放大电路增益和带宽
增加晶体管的沟道宽度:W=840nm,长度I=130nm 保持不变:
直流静态工作点如下图标注:

图6 共源放大电路静态工作点
从图7 中可以得到:增益 G= 25.5dB, 带宽 BW= 44.8MHz;
因此增加晶体管的沟道宽度,增益增大,带宽显著增大;

图 7 共源放大电路增益和带宽
同时增加晶体管的沟道长度和宽度:W=840nm,I=390nm 宽长比保持不变:
直流静态工作点如下图标注:

图8 共源放大电路静态工作点
从图9 中可以得到:增益 G= 29.7dB, 带宽 BW= 41.5MHz;
同时增加晶体管的沟道长度和宽度,增益显著增大,带宽显著增大;

图 9 共源放大电路增益和带宽
同时增加晶体管的沟道长度和宽度:W=840nm,I=390nm 宽长比保持不变; 减小偏置电流IB=10uA,:
直流静态工作点如下图标注:

图10 共源放大电路静态工作点
从图11 中可以得到:增益 G= 29.8dB, 带宽 BW= 21.9MHz;
因此减小晶体管偏置电流,增益基本不变,带宽显著减小;

图 11 共源放大电路增益和带宽
同时增加晶体管的沟道长度和宽度:W=840nm,I=390nm 宽长比保持不变; 增大偏置电流IB=40uA,:
直流静态工作点如下图标注:

图12 共源放大电路静态工作点
从图13 中可以得到:增益 G= 23.3dB, 带宽 BW= 70.0MHz;
因此增大偏置电流,增益显著减小,带宽显著增大;

图 13 共源放大电路增益和带宽
IB=20uA, VB=450mv, Vdd=1.2v,
晶体管的沟道长度和宽度:W=840nm,I=390nm 宽长比保持不变;;
增大负载电容 CL=5pF
直流静态工作点如下图标注:

图14 共源放大电路静态工作点
从图15 中可以得到:增益 G= 29.7dB, 带宽 BW= 8.3MHz;
因此增大负载电容,增益保持不变,带宽显著减小 ;

图 15 共源放大电路增益和带宽
减小负载电容 CL=200fF:
直流静态工作点如下图标注:

图16 共源放大电路静态工作点
从图17 中可以得到:增益 G= 29.7dB, 带宽 BW= 199.7MHz;
因此减小负载电容,增益保持不变,带宽显著增大;

图 17 共源放大电路增益和带宽
2. 共漏放大电路
IB=20uA, VB=450mv, Vdd=1.2v, VAC=20mv
晶体管参数:I=130nm, W=280nm; 宽长比 = 28/13;
负载电容 CL=200fF
直流静态工作点如下图标注:

图18 共漏放大电路静态工作点
从图19 中可以得到:增益 G 接近于0,即单位增益, -3dB带宽 BW= 121.7MHz;

图 19 共漏放大电路增益和带宽
增大负载电容 CL=1pF
直流静态工作点如下图标注:

图20 共漏放大电路静态工作点
从图21 中可以得到:增益 G 接近于0,即单位增益, -3dB带宽 BW= 24.4MHz;
因此增大负载电容,增益保持不变,带宽显著减小 ;

图 21 共漏放大电路增益和带宽
增大负载电容 CL=5pF
直流静态工作点如下图标注:

图22 共漏放大电路静态工作点
从图23 中可以得到:增益 G 接近于0,即单位增益, -3dB带宽 BW= 4.9MHz;
因此增大负载电容,增益保持不变,带宽显著减小 ;

图 23 共漏放大电路增益和带宽
3. 共栅放大电路
IB=20uA, VB=800mv, Vdd=1.2v, VAC=20mv
晶体管参数:I=130nm, W=280nm; 宽长比 = 28/13;
负载电容 CL=1pF
直流静态工作点如下图标注:

图24 共栅放大电路静态工作点
从图25 中可以得到:该结构构不成放大电路;

图 25 共栅放大电路增益和带宽