大家对cascode结构怎么理解?

发布网友发布时间：2024-10-14 09:01

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热心网友时间：2024-10-29 21:19

Cascode结构在电路设计中广泛应用于提高输出阻抗、减少失配，从而提升电路性能。首先，需要理解电流镜Mismatch（失配）的概念，失配主要由工艺或设计问题引起，影响电路性能。电流镜的失配原因包括阈值电压失配、跨导失配、源漏电压及参数失配、工艺版图失配等。在讨论中，我们重点关注源漏电压及参数失配对电路性能的影响。

在讨论电流镜的失配问题时，需要考虑电流镜两支路电流及比例：忽略沟道调制效应时，其比例为特定公式。然而，实际上需要考虑沟道调制效应对结果线性的影响，因此在计算时应采用更精确的公式。由此，电路失配主要由两个参数的影响导致。为了减少失配，可以采取两种方法：一是确保两支路MOS管参数相同，实现匹配；二是当参数不同时，设计高阻抗恒流源。

Cascode结构通过R+MOS串联结构和跨导分析，显著提高输出阻抗。通过图1的R+MOS串联结构分析，可以得到输出阻抗的计算公式，说明该结构能有效提高输出阻抗，同时实现电路匹配和输出阻抗的提升。

图3展示了Cascode基本结构，将M1管看作电阻，计算其输出阻抗，说明Cascode结构不仅实现匹配，还具有高输出阻抗的特点。然而，这种结构可能导致信号摆幅减小，因为M1处于饱和区，且需要满足特定条件以保持稳定运行。图4显示了信号摆幅*问题。

为了达到更大的阻抗增益，三层Cascode结构（Multi-Layer）可以实现，图5展示了这一结构。它通过将下面两管看作一个电阻，计算最终输出阻抗，增益较之前的结构有所增大。但同样存在电压钳位问题，为了解决这一问题，可以将M3换成反馈放大器，如图6所示的反馈二层结构。

然而，引入闭环反馈可能会导致电路振荡。为了解决钳位电压导致的摆幅减小问题，可以采用低摆幅Cascode结构（图7），通过改变栅压接入位置来消除钳位电压。图8展示的高摆幅Cascode结构通过M5管子调整，解决了钳位电压问题，保证了M3处于饱和区，从而达到宽摆幅效果。

实现宽摆幅Cascode结构的方法包括电阻结构（图9）和复合管结构（图10）。电阻结构可以通过*电阻来满足特定条件，但存在的问题是电阻漂移，难以精确保证压降。复合管结构则通过两MOS管的串联复合，实现特定的尺寸比例，满足所需条件。

综上所述，Cascode结构通过合理设计和优化，能够有效提升电路性能，满足不同应用需求。然而，设计过程中也需注意存在的问题和*，并采取相应措施来克服它们。