敘述MOS管高頻增益與穩定性函數分析詳解

此處敘述由四端參數推導出來的作為高頻放大特性好壞標準的函數。

作為高頻放大特性函數我們希望與四端參數的類型無關。此處介紹由羅勒（Rollet）的關于y、z等導抗參數或h、g等混合參數之間的變換過程中的不變量的研究結果^8）。以下用表示一般四端參數，用表示其實部，用表示其虛部。

首先研究穩定性。在ρ11、ρ221的條件下，器件呈無條件穩定時（不管輸入和輸出處于何種極端條件下都不引起振蕩），要求羅勒的穩定系數

（此值可取+∞和-1之間的值）大于1。另外，時有可能根據終端條件的不同而發生振蕩，相當于有條件的穩定（有潛在的不穩定性）。MOS管高頻增益函數。輸入輸出端加終端導抗時，整個系統的總穩定系數為

式中。K為表示調諧放大器穩定度的很有用的量。穩定系數有林威爾（Linvill）^9）用的和斯忒恩（Stern）^10）用的s（參閱第73頁）等，而S在參數置換中不是不變量。

關于放大系統的功率增益有下述三種定義：

1）功率增益（power gain）

式中Pi為放大器的輸入功率，Po為放大器（向負載）的輸出功率。

2）轉換功率增益（transducer gain）

式中是由信號源取出的功率。

3）可用功率增益（available gain）

式中是由放大器輸出端取出的功率。

由定義可知，與信號源的導抗值、與負載的導抗值沒有關系。三種增益表達方式各有特點，例如表示接在恒定信號源（其有效功率也恒定，例如天線等）后面的放大器性能的是；MOS管高頻增益函數。放大器與負載匹配，輸出功率Po為時的為。由的大小關系可得下列不等式：

這些功率增益與四端參數之間有如下關系。

式中分別為信號源導抗和負載導抗。這些增益經參數置換也是不變量。

時，改變使輸入和輸出同時呈共扼匹配，此時三者一致，取極大值，稱之為最大可用增益。用下式表示：

這是由器件本身決定的數值，因而也是不變量^●）

還可寫成包含的式子：

▏Y21/Y12▕也是不變量。時，在器件的輸入端和輸出端附加有損耗的終端，可使K→1。此時，整個四端網絡進入無條件穩定和有條件穩定的區域，其變為▏Y21/Y12▕。MOS管高頻增益函數。在這種意義上，稱之為最大穩定增益（maximum stable gain，簡作MSG）。

基于以上理由，可知用等參數表示器件本身的特性較為恰當。

圖2.23是根據y參數算得的典型場效應晶體管的MAG、MSG和與頻率的關系。從圖可知，級聯柵型MOS場效應晶體管有良好的穩定性。

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