本文主要记录带源极负反馈的共源级的放大器的原理及仿真验证
1. 原理
电路如图所示，$R_S$为源极反馈电阻
交流小信号如图所示
$$V_1=-I_xR_s$$
$$I_x-(g_m+g_{mb})V_1=I_x+(g_m+g_{mb})R_sIx$$
$$V_x=r_o[I_x+(g_m+g_{mb})R_sI_x]+I_xR_s$$
$$R_{out}=V_x/I_x=[I+(g_m+g_{mb})R_s]r_o+R_s=[1+(g_m+g_{mb})r_o]R_s+r_o$$
因为$(g_m+g_{mb})r_o>>I$
所以$$R_{out}\approx[1+(g_m+g_{mb})R_s]r_o$$
$$I_{out}=g_mV_1+g_{mb}V_{bs}+I_{ro}=g_mV_1-g_{mb}V_x-\frac{I_{out}R_s}{r_o}=g_m(V_{in}-I_{out}R_s)+g_{mb}(-I_{out}R_s)-\frac{I_{out}R_s}{r_o}$$
可得到
$$G_m=\frac{I_{out}}{V_{in}}=\frac{g_mr_o}{R_s+[1+(g_m+g_{mb})R_s]r_o}$$
$$R_{out}=[1+(g_m+G_{mb})r_o]R_s+r_o$$
可得增益为
$$A_V=-G_m(R_D//R_{out})$$
如果忽略沟道长度调制效应和衬底偏置效应，则
交流小信号等效模型如图所示
$$V_{in}-V_1=g_mR_sV_1$$
$$I_{out}=g_mV_1$$
$$G_m=\frac{g_m}{1+g_mR_s}$$
$$R_{out}=R_D$$
$$A_V=-G_mR_{out}=-\frac{g_mR_D}{1+g_mR_s}=-\frac{R_D}{\frac{1}{g_M}+R_S}\approx -\frac{R_D}{R_S}$$
可知，增益与两电阻的阻值有关。
由于有源极负反馈，放大倍数不高。而且放大倍数与电阻有关，在电路中电阻越大，占有面积越大。
2. 直流仿真验证
原理图如图所示
将栅极电压和两个电阻均设置为变量，
变量初始值如下图所示
进行直流仿真结果，如下图所示
可知，放大倍数小，摆幅小。是因为两个电阻的比值小。
下面我们增大RD来看看，曲线的变化 。
打开参数扫描，如下图设置
开始仿真，如图所示。
RD电阻越大，增益越大。
关于，参数扫描。在参数扫描中设置的变量可以认为是第二变量，仿真后的曲线为ADE中设置的变量，在参数扫描中的变量会以多条曲线的形式画出来，仿真的步数等于曲线的条数。
我们设置RD的阻值为50K，来进行下面的仿真验证。DC仿真如下图所示。
3. 瞬态仿真验证
将信号源更改为正弦信号，并按下图设置
仿真结果如下图所示
可知，电路正常放大，无失真
4. 交流小信号仿真
设置AC仿真，频率范围设置为1K—10G
结果如下图所示
可知，增益并不高。
原理仿真就完事啦，欢迎大家留言讨论。
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