单管和双管放大器的频响分析 之间是相互制约、相互关联的，模拟集成电路设计需要在不同的参数之间进行折中。多 数模拟电路中，速度和其他性能参数，比如功耗、增益、噪声等是相互影响的：可以降 低速度来改善其他性能参数，也可以牺牲其他性能参数来换取速度的提升。因此，熟悉 并掌握每种电路的频率响应特性不仅是必要的，也是十分重要的，这样可以在设计电路 时充分考虑各种折中，有更多选择的余地。 1.2研究内容 在每个电路中，理论上，总是存在从各个节点到地之间的电容，包括寄生电容、器 件输出电容和负载电容等。每个这类电容代表了传输函数中的一个极点，从而在高频范 围引起增益衰减等影响。本论文中考察了基本电路单元的频率响应特性，复杂度限于两 个或者有时三个节点，因此只有两个或三个极点。这导致了两阶或者有时是三阶的传输 函数特性。因为大多数运算放大器是两阶系统，所以本论文将详细讨论两阶系统。为了 研究基本单元电路的高频特性，全文将广泛采用波特图。 电路设计中，研究单个参数的变化对电路特性的影响是非常有益的，本文也将对此 加以研究，并针对参数的几个不同值给出相应的波特图。为了给出指定的传输函数的零 极点随着某个指定参数的变化的相应变化，采用零极点位置图加以说明。这也为分析该 参数对高频特性的影响提供了有力工具。而且，零极点位置图给出了波特图的直接推导 的方法，可以形象地解释不稳定区域（复极点）和零极点抵消等概念。 对基本晶体管级电路有几种不同的划分方式，比如按照晶体管数目划分，也可以按 照节点数目划分（电源和地没有交流信号通过，因此并不考虑）。本论文将重点研究共源 放大器、共漏放大器（源极跟随器）和共栅放大器三种单管放大器和电流镜、CMOS反 相器、共源共栅放大器、差分对等双管放大器（这几种电路的最简单形式都是双管放大 器)的频率响应特性。单管放大器虽然看起来过于简单，但是它己经包含两个节点，即 输入节点和输出节点。它可以代表所有包含两个节点的放大器。增益、输入、输出阻抗 等重要参数将被详细讨论，其他重要现象诸如极点分离等也会在这种简单结构中出现。 由于CMOS是工业界选择的必然倾向，本论文中将主要讨论CMOS电路，而不涉及双 极型晶体管的相关内容。 1.3论文组织 本文的内容安排如下： 第二章回顾共源放大器、源极跟随器（共漏放大器）和共栅放大器三种单管放大器 2单管和双管放大器的频响分析 2 之间是相互制约、相互关联的，模拟集成电路设计需要在不同的参数之间进行折中。多 数模拟电路中，速度和其他性能参数，比如功耗、增益、噪声等是相互影响的：可以降 低速度来改善其他性能参数，也可以牺牲其他性能参数来换取速度的提升。因此，熟悉 并掌握每种电路的频率响应特性不仅是必要的，也是十分重要的，这样可以在设计电路 时充分考虑各种折中，有更多选择的余地。 1.2 研究内容 在每个电路中，理论上，总是存在从各个节点到地之间的电容，包括寄生电容、器 件输出电容和负载电容等。每个这类电容代表了传输函数中的一个极点，从而在高频范 围引起增益衰减等影响。本论文中考察了基本电路单元的频率响应特性，复杂度限于两 个或者有时三个节点，因此只有两个或三个极点。这导致了两阶或者有时是三阶的传输 函数特性。因为大多数运算放大器是两阶系统，所以本论文将详细讨论两阶系统。为了 研究基本单元电路的高频特性，全文将广泛采用波特图。 电路设计中，研究单个参数的变化对电路特性的影响是非常有益的，本文也将对此 加以研究，并针对参数的几个不同值给出相应的波特图。为了给出指定的传输函数的零 极点随着某个指定参数的变化的相应变化，采用零极点位置图加以说明。这也为分析该 参数对高频特性的影响提供了有力工具。而且，零极点位置图给出了波特图的直接推导 的方法，可以形象地解释不稳定区域（复极点）和零极点抵消等概念。 对基本晶体管级电路有几种不同的划分方式，比如按照晶体管数目划分，也可以按 照节点数目划分（电源和地没有交流信号通过，因此并不考虑）。本论文将重点研究共源 放大器、共漏放大器（源极跟随器）和共栅放大器三种单管放大器和电流镜、CMOS 反 相器、共源共栅放大器、差分对等双管放大器（这几种电路的最简单形式都是双管放大 器）的频率响应特性。单管放大器虽然看起来过于简单，但是它已经包含两个节点，即 输入节点和输出节点。它可以代表所有包含两个节点的放大器。增益、输入、输出阻抗 等重要参数将被详细讨论，其他重要现象诸如极点分离等也会在这种简单结构中出现。 由于 CMOS 是工业界选择的必然倾向，本论文中将主要讨论 CMOS 电路，而不涉及双 极型晶体管的相关内容。 1.3 论文组织 本文的内容安排如下： 第二章回顾共源放大器、源极跟随器（共漏放大器）和共栅放大器三种单管放大器