大家好,我是硬件微講堂。這是我的第47篇原創(chuàng)文章。為避免錯(cuò)過(guò)干貨內(nèi)容,一定記得點(diǎn)贊、收藏、分享喲。加微信hardware_lecture進(jìn)群溝通交流。
談到MOS管的米勒效應(yīng),肯定繞不開柵-漏極電容Cgd的影響。這里面涉及一個(gè)重要計(jì)算,今天和大家一起討論下。
1、一道問(wèn)題
照例,先拋出一個(gè)問(wèn)題:在MOS管的等效電路中,柵-漏電容Cgd等效到輸入回路中的容值是多少?推導(dǎo)過(guò)程是怎樣的?
這道題的難點(diǎn)在于推導(dǎo)過(guò)程,這需要同學(xué)們理解,而不是死記硬背。
2、等效電路
為便于理解,我們以帶有柵極偏置的共源極放大電路作為分析對(duì)象。如下圖所示,首先畫圖其直流通路,比較簡(jiǎn)單,這里我們不做過(guò)多分析。
接著,我們畫出其交流通路。注意,這里我們使用的不是MOS管的低頻小信號(hào)模型,而是高頻小信號(hào)模型。
因?yàn)樵?span style="color: #ff7700;">低頻模式下,我們是通常是忽略結(jié)電容的影響。高頻模式下,交流通路如下圖所示。
可能會(huì)有同學(xué)問(wèn)了,這里和三極管的交直流通路很像。對(duì)的,確實(shí)相似,因?yàn)閮烧叽嬖诤芏嘞嗤ㄐ?。所以在學(xué)校里,很多老師只講三極管放大電路,MOS管放大電路是自學(xué)部分。三極管部分,不清楚的同學(xué)可以回看《終于有人把共射放大電路不放大原因說(shuō)清楚了!》,不做贅述。
3、以電流為切入點(diǎn)
細(xì)心的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)在上圖中標(biāo)注了Ig,Ig1和Ig2,其中Ig1是流過(guò)Cgs電容的電流,Ig2為流過(guò)Cgd電容的電流,而Ig是Ig1和Ig2的干路總電流,Ig=Ig1+Ig2。
在上圖中,Ig1=jw*Cgs*Vgs,Ig2=jw*Cgd*Vgd。相信這點(diǎn),同學(xué)們很容易理解。
當(dāng)前的關(guān)鍵點(diǎn)在于Vgd是多少?
根據(jù)基爾霍夫電壓KVL定律,有如下關(guān)系推導(dǎo):
令RL'=Rd//RL,則有:
如此,
而,
對(duì)比Ig2和Ig1的關(guān)系式,可以引入電容Ceq,有:
Ceq在輸入回路中的電流,有:
于是,Ceq可以看做是Cgd在輸入回路上的等效電容,此時(shí)的容值已經(jīng)放大了(1+gmRL')倍。
當(dāng)年的小嘍嘍(Cgd),在輸入回路中,搖身一變已經(jīng)成為別人口中的大哥,舉足輕重,不容忽視了!
4、總 結(jié)
今天聊的內(nèi)容,相對(duì)簡(jiǎn)單,只聊了米勒效應(yīng)的一部分內(nèi)容,重點(diǎn)說(shuō)明了柵-漏電容Cgd等效到輸入回路的定量關(guān)系及其推導(dǎo)過(guò)程。
最后附上整個(gè)的推導(dǎo)過(guò)程,詳見下圖。
怎么樣?一個(gè)簡(jiǎn)短的問(wèn)題,給出的回答可淺可深。我的助攻只能到這里,能否晉升到陸地神仙境,一劍開天門,就看你的造化了!
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