文档介绍：北京邮电大学
实验报告
实验电压增益 AV 为：
β1= β2= β=μnCOX(W/L)
四、实验结果
1、电路图
2、幅频特性曲线
3、MOS 管宽长比和电阻大小变化对应的放大倍数
放大倍数
MOS 管沟道宽长比
Av/dB
10
15
20
30
40
60
电
20k
18
阻
30k
19
R/Ω
40k
改变 W/L 和栅极电阻，可以看到， R 一定时，随着
W/L 增加，增益增加，
W/L 一定时，随着 R 的增加，增益也增加。但从仿真特性曲线我们可以知道，这
会限制带宽，所以在增大沟道宽长比的时候，要注意带宽是否满足条件。随着
W/L 增大时，带宽会下降。为保证带宽， 选取 W/L=60，R=30k的情况下的数值，最终实现了带宽约为 200MHz-300MHZ，可以符合系统的功能特性。
五、思考题
根据计算公式，为什么不能直接增大 R 实现放大倍数的增大？
答： 若直接增加 Rd，则 Vd 会增加，增加过程中会限制最大电压摆幅；
如果 VDD— Vd=Vin—VTH，那 MOS 管处于线性区的边缘，此时仅允许非常
小的输出电压摆幅。即电路不工作。此外， RD 增大还会导致输出结点的时间常
数更大。
实验三：电流源负载差分放大器设计
一、实验目的
；
。
二、实验内容
，电压放大倍数大于 30dB；
、调试；
，并对测量结果进行验算和误差分析。
三、差分放大器的设计方法
1、确定放大电路（选择场效应管）
2、手工计算场效应管的直流转移特性曲线， 并将特性曲线描绘在方格纸上，
在曲线上确定出 MOS 管的饱和区，确定输入电压、输出电压的范围。
3、确定静态工作点 Q。
4、确定电路中的其他参数。
5、调整静态工作点：可以修改场效应管的 W。
四、实验原理
电流镜负载的差分对
传统运算放大器的输入级一般都采用电流镜负载的差分对。如上图所示。
NMOS器件 M1 和 M2 作为差分对管， P 沟道器件 M4， M5 组成电流源负载。电
流 0I 提供差分放大器的工作电流。如果 M4 和 M5 相匹配，那么 M1 电流的大小就决定了 M4 电流的大小。这个电流将镜像到 M5。
如果 VGS1=VGS2，则 Ml 和 M2 的电流相同。这样由 M5 通过 M2 的电流将等于是 IOUT为零时 M2 所需要的电流。如果 VGS1>VGS2，由于 I0=ID1+ID2，ID1
相对 ID2 要增加。 ID1 的增加意味着 ID4 和 ID5 也增大。但是，当 VGS1变的比VGS2大时， ID2 应小。因此要使电路平衡， IOUT必须为正。输出电流 IOUT 等于差分对管的差值， 其最大值为 I0。这样就使差分放大器的差分输出信号转换成单端输出信号。反之如果 VGS1<VGS2，将变成负。
假设 M1 和 M2 差分对总工作在饱和状态，则可推导出其大信号特性。描述大信号性能的相应关系如下：
式(7-1)中， VID 表示差分输入电压。
上面假设了 M1 和 M2 相匹配。将式 (7-1)代入 (7-2)中得到一个二次方程，可得出解。
上图