2023-04-17 21:24:50

在MOS管放大器中，共栅级放大器和共源级放大器是两种常见的电路拓扑。共栅级放大器和共源级放大器之间的差异在于信号复制和转移路径。本文将着重分析共栅级和共源级放大器的小信号增益对比。

1. 共栅级放大器

共栅级放大器常常被用作中间级放大器，并且它的输入电阻很高，输出电阻很低。

在共栅级放大器中，输入信号被施加在栅极上，输出信号则在源极端口产生。共栅级放大器具有以下特点：

1.1 高输入电阻：由于输入信号直接施加在栅极上，输入电阻相当高，因此共栅级放大器可用于实现高输入阻抗的放大器。

1.2 低输出电阻：源极与负载电阻直接连接，使得输出电阻非常低，这使得共栅级放大器成为提供低输出电阻的固定放大比放大器的好选择。

1.3 可实现放大器的电压和电流放大：这种放大器电路既可以用于电压放大，也可以用于电流放大和变压。它可以实现高输入阻抗和低输出电阻的放大器功能，而不需要增加其他电路元件。

1.4 稳定的增益：在MOSFET管器件的恢复时间内，共栅级放大器的增益是稳定的。这种器件适用于处理低速信号，如声音和电视信号，以及精确的调整应用。

2. 共源级放大器

共源级放大器也是一种基本的放大器拓扑，它也被广泛应用于电子电路中。在共源级放大器中，输出信号通过汇极端口产生，输入信号则被施加在栅极上。共源级放大器具有以下特点：

2.1 高增益：共源级放大器具有较高的增益，可以提供高效的信号放大。

2.2 宽输入和输出范围：共源级放大器可以被设计为大信号放大器，可以接受大范围的输入电压并保持稳定的输出。

2.3 实现频率选择器件：在共源级放大器的输出端接入一个滤波器可以实现频率选择器件的功能，这可以得到一种通带范围较窄的放大器。

2.4 良好的线性特性：共源级放大器具有较高的输入、输出阻抗和压摆率，这使得它具有广泛的线性特性。此外，由于输出连接到负极端口，可以直接连接到另一个放大器级，从而可以进一步提高放大器的性能。

3. 小信号增益对比

比较共栅级和共源级放大器的小信号增益，需要分别分析两种电路拓扑的特点。

3.1 共栅级放大器

共栅级放大器可以提供高输入阻抗，但其电流放大程度较低。因此，在共栅级放大器中，增益将受到晶体管的源极电阻和负载电阻的影响。

感性负载电阻集中在电路的输出端，会导致放大器在高频时的增益下降。共栅级放大器的最大增益约为小于1V/μs，所以具有更小的带宽。

3.2 共源级放大器

共源级放大器具有较高的增益和线性特性。当工作点差异较小的情况下，共源级的增益基本可以视为恒定的。

当用电容进行耦合时，会对信号增益产生很大的影响。而且与共栅级放大器相比，共源级放大器由于晶体管的原因具有较高的输出电阻，这导致其放大器的增益受到晶体管的源极电阻的影响。

总的来说，共栅级放大器对低频信号具有更强的增益，而共源级放大器在高频信号上具有更好的性能，所以在实际应用中应根据具体的要求来选择使用哪种拓扑。

4. 结论

共栅级放大器和共源级放大器是常见的电路拓扑，它们各有优势，并且在不同的情况下都有广泛的应用。共栅级放大器可以提供高输入阻抗和低输出电阻，而共源级放大器则具有高增益、线性性能和宽输入输出范围。

在比较共栅级和共源级放大器的小信号增益时，需要对两种电路拓扑的特点进行分析。共栅级放大器对低频信号具有更强的增益，而共源级放大器则在高频信号上具有更好的性能。在选择使用哪种拓扑时，需要根据具体的电路需求进行选择。