本文记录以二极管连接的MOS作为负载的共源极放大器。
1. 原理分析
二极管连接的MOS管如下图所示。
无论PMOS还是NMOS，当导通时，均工作在饱和区。
等效电阻为
$$R_x=\frac{V_x}{I_x}=\frac{1}{g_m}//R_o\approx\frac{1}{g_m}$$
以二极管连接的mos作负载的共源极放大器电路连接如下图所示
以二极管连接的MOS管作负载时，交流小信号等效电路与以电阻为负载的共源极放大器相似，只是将$R_D$换为$\frac{1}{g_m}$
所以，$$V_{out}=-g_{m1}V_{1}\frac{1}{g_{m2}}$$
$$A_V=\frac{V_{out}}{V_{IN}}=-\frac{g_{m1}}{g_{m2}}=-\frac{\sqrt{\mu_p(W/L)}_1}{\sqrt{\mu_n(W/L)}_2}$$
$$R_i=\infty$$
$$R_o=\frac{1}{g_{m2}}$$
当考虑体效应时，
$$A_V=-\frac{\sqrt{\mu_p(W/L)}_1}{\sqrt{\mu_n(W/L)}_2}\frac{1}{1+\eta}$$
$$\eta=\frac{1}{g_{mb2}}$$
当不考虑体效应时，增益为两个MOS的宽长比。
2.仿真验证
画电路图，填加电源，信号源，并正确设置MOS的宽长比，如下图所示。
打开ADE，设置仿真变量，仿真类型，和输出信号。
先DC仿真，找电路的静态工作点。
ADE设置如下图所示
开始仿真，得到如下结果。
放大位数10左右，输入范围大区120mV,输出范围大约1.25V。可设置AC的静态工作点。
进行瞬态仿真，查看波形是否正常放大。
将vdc修改为vsin，参数设置如下图。
保存电路，ADE填加瞬态仿真类型。如下图所示
并观察输入与输出信号的波形。如下图所示
点击上方红框中的按钮可将两曲线分离，由图可知电路正常放大信号，且无失真。
最后进行交流小信号分析。设置AC仿真如下图所示
开始仿真，完成后选择AC Gain & Phase，并依次选择输出信号与输入信号 。
幅频与相频特性如下图所示
大概记录了一下以二极管连接的MOS作负载的共源极放大器原理与验证过程。
如有不对之处，大家多多指正。
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