MOSFET理解与应用 如何提高放大器的Robust

根据Lec 12和Lec 13这两期的内容MOSFET理解与应用：Lec 12—一篇文章搞定共源级放大电路，MOSFET理解与应用：Lec 13—设计一个实际的共源级放大电路，我们已经设计了一个实际可以用的放大器，我们可以根据这些知识设计出五倍、十倍的放大器，但是当我们要生产成千上万这种放大器的时候，我们就不得不考虑这个器件的鲁棒性Robust。OK，本期就谈谈这个Robust。

哪些因素会影响MOSFET放大器的Robust增加一个电阻，提高Robust增加一个电容。

1、哪些因素会影响MOSFET放大器的Robust

首先看之前讲过的共源级放大电路的放大倍数表达式，这个在MOSFET理解与应用：Lec 7—放大器电路模型II中详细推导过。我们就用这个表达式来分析放大器的Robust。

①、温度：温度会影响u_n，前面介绍过u_n可以理解为电荷的运动能力，只有在一定温度范围内u_n才能保持一个稳定的数值，所以器件的Datasheet一般都会表明该器件能够正常工作的温度范围。

②、供电电压：供电电压如果不够稳定，纹波较大，直流偏置电压VGS就会抖动，从而影响放大倍数。

③、工艺：由于厂家工艺的限制，同一厂家今天做的晶圆和昨天做的晶圆一定会有略微的差异，不同厂家生成的晶圆片之间可能差异更大，这一差异会导致不同晶圆片的V_TH不同，W/L不同，Cox不同，R_D不同。

2、增加一个电阻，提高Robust

看图Fig. 1中电路，左图为我们之前介绍的常规的放大电路，右图唯一的不同是在MOSFET的源级加上了一个电子，这个电阻是什么作用呢？我们把MOSFET的小信号电路模型带入右图，利用之前讲解的内容很容易救可以求出它的放大倍数，弄不明白的小姐姐可以留言，手把手把你搞明白。

从这个式子中可以看出当温度、供电电压、工艺导致gm变化时，由于R_S的作用，使放大倍数的稳定性提高很多，一个极限的例子是当R_S远大于1/gm时，放大倍数为R_D/R_S，与gm没有关系了，由于工艺的原因，同一晶圆片上的电阻要么都偏大，要么都偏小，这样比值偏差的程度就小很多。虽然R_S可以大大提高器件的Robust，但是我们付出的代价确是放大倍数的降低。（R_S=0时为我们之前得到的放大倍数）

3、增加一个电容，两全其美

供电电压的稳定对器件的Robust影响是非常大的，如果忽略温度和厂家工艺对Robust的影响，只考虑供电电压影响的画，可以实用下面的拓扑结构，在MOSFET的源级再并联上一个电容C_S，这样可以减小直流供电电压对放大倍数稳定性的影响，又不会因为R_S的引入导致放大倍数的下降。