这部分内容大部分参考W.Y.Choi的课堂讲义第三讲和第四讲:http://tera.yonsei.ac.kr/class/2007_1/main.htm

一、小信号模型

  首先要明确一点,大部分情形MOSFET都是工作在饱和区。在饱和区工作的状态我们通常称为静态工作点,在此状态附近考虑一个小的控制信号扰动$v_{GS}$,漏极伴生的附加电流记为$i_D$. 小信号模型就是用于研究这两个物理量之间的关系。

  由MOSFET在饱和区的关系$I_D=\frac12\mu_nC_{ox}\frac{W}{L}(V_{GS}-V_T)^2$,关于$V_{GS}$微分,有

  $i_D=\mu_nC_{ox}\frac{W}{L}(V_{GS}-V_T)v_{GS}\equiv g_m v_gs$.  $g_m=\mu_nC_{ox}\frac{W}{L}(V_{GS}-V_T)=\sqrt{2\mu_nC_{ox}\frac{W}{L}I_D}$.

  其中$g_m$就是小信号$i_D$关于$v_{GS}$的电导。小信号电路模型可由下图表示。

  

  下面考虑沟道长度修正,漏极电流$I_D=\frac12\mu C_{ox}\frac{W}{L}(1+\lambda V_{DS})(V_{GS}-V_T)^2$。由于表达式中有$V_{GS}$,$V_{DS}$两变量,微分变为

  $i_D=\frac{\partial I_D}{\partial V_{GS}}v_{GS}+\frac{\partial I_D}{\partial V_{DS}}v_{DS}\equiv g_m v_{GS}+\frac1{r_0}v_{DS}$.

  $g_m=\mu C_{ox}\frac{W}{L}(1+\lambda V_{DS})(V_{GS}-V_T)$,   $\frac1{r_0}=\frac12\mu C_{ox}\frac{W}{L}\lambda (V_{GS}-V_T)^2$.

  受控模型变为:

二、MOSFET的频率响应

  上面讨论的是MOSFET的直流小信号响应,那么对于含时的信号,我们有必要考虑gate和source间还有gate和drain间的电容,分别记为$C_{GS}$和$C_{GD}$. 它们的来源如下图。

  

    在饱和区,$C_{GS}=\frac23 WLC_{ox}+WL_{ov}C_{ox}$, $C_{GD}=WL_{ov}C_{ox}$. 所以我们有$C_{GS}>C_{GD}$.  注意这里$C_{ox}$的单位很奇怪...

    之前直流的小信号模型原电路如下

  

  而对于含时信号来说,我们的小信号实际上是对时间微分,故此时$V_{DD}$和$GND$这种不随时间变化的电压源无异。那么漏极电流实际上就是将drain的$V_{DD}$和source的GND相连后流过的电流,即下图中的$I_o$,而输入的小信号是$I_i$.

  对于频率为$\omega$的情形,$\frac{I_o}{I_i}=\frac{g_m}{j\omega (C_{GD}+C_{GS})}$.

  

MOSFET的小信号模型和频率响应的更多相关文章

  1. Django小例子 – 模型数据的模板呈现

    学习Django的这几天,学习过程还是很愉快的,django采用的MVC架构,学习曲线十分平缓,在深入学习之前,先简单的整理记录下django从数据库中获取数据并在模板中使用的方法.温故而知新 ^_^ ...

  2. OrCAD PSpice仿真库模型

    说明:本介绍包含了\capture\library\pspice和capture\library\pspice\advanls目录下所有库,但由于作者水平有限,介绍得也比较简单,有些说明可能不一定对. ...

  3. [Fundamental of Power Electronics]-PART II-7. 交流等效电路建模-7.4 规范电路模型

    7.4 规范电路模型 在讨论了推导开关变换器交流等效电路模型的几种方法后,让我们先停下来,说明下这些结果.所有的在 CCM下以PWM工作的DC-DC变换器都具有相似的基本功能.首先,他们在理想情况下, ...

  4. [Fundamental of Power Electronics]-PART II-7. 交流等效电路建模-7.2 基本交流建模方法

    7.2 基本交流建模方法 在本节中,PWM变换器的交流小信号模型导出步骤将被推导和解释.关键步骤是:(a)利用小纹波近似的动态版本,建立了与电感和电容波形的低频平均值相关的方程式,(b)平均方程的扰动 ...

  5. SaberRD之交流分析

    交流分析(AC Analysis)也叫做小信号(Small-Signal)分析,也即分析电路的小信号频率响应,更严谨的定义是:分析工作在直流偏置电压下的非线性电路对于一定频率范围内的输入小信号的系统响 ...

  6. [Fundamental of Power Electronics]-PART II-7.交流等效电路建模-7.1 引言

    7.1 引言 变换器系统总是需要反馈的.例如,在典型的DC-DC变换器应用中,无论输入电压\(V_{g}(t)\)和输出有效负载\(R\)如何变化,都必须使输出电压\(v(t)\)保持恒定.这是通过构 ...

  7. [Fundamental of Power Electronics]-PART II-7. 交流等效电路建模-7.5 状态空间平均 7.6 本章小结

    7.5 状态空间平均 现有文献中已经出现了很多变换器交流建模的方法,其中包括电流注入法,电路平均和状态空间平均法.尽管某种特定方法的支持者可能更愿意使用该方法去建模,但所有方法的最终结果都是等效的.并 ...

  8. Multisim的电路分析方法

    Multisim的电路分析方法:主要有直流工作点分析,交流分析,瞬态分析,傅里叶分析,噪声分析,失真分析,直流扫描分析, 灵敏度分析,参数扫描分析,温度扫描分析,零一极点分析,传递函数分析,最坏情况分 ...

  9. 模拟CMOS集成电路-单级放大器增益直观理解

    我们再看辅助定理: 这里,Gm是指输出与地短接时的跨导:Rout表示当输入电压为零时的输出电阻.这个是书上的原话,但是在推算公式时发现,这两个量的定义还不是完全完整,我 的理解是: 首先Gm是等效跨导 ...

随机推荐

  1. Rafy框架

    l  什么是Rafy框架? -------- Rafy 是一个面向企业级开发的插件化快速开发框架. l  Rafy的优点是什么? ------快速开发.产品线工程.一套代码可同时生成并运行 C/S.单 ...

  2. python基本语法:

    http://www.runoob.com/python/python-basic-syntax.html

  3. [转][solr] - 索引数据删除

    删除solr索引数据,使用XML有两种写法: 1) <delete><id>1</id></delete> <commit/> 2) < ...

  4. Redis系列二:reids介绍

    一.什么是redis.redis有哪些特性.redis有哪些应用场景.redis的版本 1. 什么是redis redis是一种基于键值对(key-value)数据库,其中value可以为string ...

  5. [TJOI2013]拯救小矮人

    题目 首先有一个很假的贪心 我们定义一个人的需求为\(H-h_i-b_i\),就是这个人需要多少的高度在他下面他才能逃出去 我们趁剩余的高度还够,优先满足需求较高的 显然是错的,可能有一个人身高很高, ...

  6. Kafka学习之路 (四)Kafka的安装

    一.下载 下载地址: http://kafka.apache.org/downloads.html http://mirrors.hust.edu.cn/apache/ 二.安装前提(zookeepe ...

  7. [luogu3198] 玩具装箱

    题面 ​ 最近在搞dp, 发现自己的dp还是太弱了, 做的题比较少, 也有一些东西没学, 这道题算是我独立做的第一道斜率优化dp, 写篇题解纪念一下吧. ​ dp式比较简单, 就是一个线性的dp, 设 ...

  8. oracle中over函数

    1.oracle中按一个字段分组排序后取第一条数据. SELECT * FROM (SELECT ROW_NUMBER() OVER(PARTITION BY 分组字段 ORDER BY 排序字符 D ...

  9. 关于Flume中Chanel.Selector.header解释

    flume内置的ChannelSelector有两种,分别是Replicating和Multiplexing. Replicating类型的ChannelSelector会针对每一个Event,拷贝到 ...

  10. haproxy [WARNING] 312/111530 (17395) : config : 'option forwardfor' ignored for frontend 'harbor_login' as it requires HTTP mode.

    1.经过调查, 2down voteaccepted x-forwarded-for is an HTTP header field, so has nothing to do with the tr ...