3.6.3. Диапазон изменения выходного напряжения

Как следует из материала, изложенного выше, максимальный коэффициент усиления каскодного усилителя реализуется при работе каждого транзистора только в пологом режиме. Однако МДП транзистор работает в пологом режиме только при таком напряжении сток – исток , которое больше превышения над порогом, т.е. При работетолько в режиме малого сигнала , однако для адекватной работы в режимебольшого сигнала необходимо выполнять условие (см ниже).

Для каскодной пары транзисторов М1 и М2 потенциал истока транзистораМ2 является потенциалом стока транзистора М1 и определяется напряжением на затворе транзистора М2 (см. выражение 3.60а)). Потенциал же стока транзистораМ2 является потенциалом выхода усилителя, и потенциал может значительно изменяться в зависимости от переменной составляющейвходного сигнала, однако в любом случае напряжение сток-истоктранзистораN2 должно быть не меньше . Изменение потенциала истокатранзистораМ2 меньше в раз.

Для усилителя рис. 3.23 очевидно, что диапазон изменения выходного напряжения в режиме большого сигнала равен (потенциалпо умолчанию равен нулю)

(3.86а)

Если при одинаковых длинах затворов n-канальных и р-канальных транзисторов ширины р – транзисторов выбрать в раз больше, то превышения над порогамии, следовательно, напряжения сток-исток для всех транзисторов в пологой области могут быть одинаковыми. Размах выходного напряжения в этом случае представляется в виде:

(3.86b)

Как видно из (3.86 а,b) величина тем ближе к, т.е. к максимально возможной величине, чем меньше превышение над порогом. Однако, уменьшениевлечет:

(1) уменьшение полосы усиливаемых частот (уменьшается частота единичного усиления);

(2) уменьшение точности задаваемой пропорциональности токов в токовом зеркале, так как величина становится сравнимой с величиной случайного разброса значений пороговых напряжений транзисторов в составе токового зеркала.