模拟集成电路设计--超级源极跟随器的分析

本文所要研究分析的电路来自Gray的《模拟集成电路分析与设计》，在文中被称为The Super Source Follower，此处中文称为超级源极跟随器。

电路功能简述：

该结构的特点是利用M2的负反馈来减小源极跟随器的输出电阻，将其从 缩小至 .

书中给出了定性角度和定量角度（小信号等效电路）的分析，此处不再加以赘述，仅给出书中推导的最终结果：

基于cascode的电压传递特性的分析过程：

接着我们尝试从电路特性（功能）出发，利用cascode的电压传递特性，尝试快速分析出SSF输出电阻的大小。

对于cascode，只要  足够大，便有以下电压传递特性：

该图想要表达的意思是，只要 处电压变化 ，作为共栅组态连接的M1就会将该变化放大倍施加到M1的漏端，则增大了的小信号电压。由于M2的压控电流源特性，使得M2上的漏极电流增大了  的小信号电流。

由于M2对电流的抽取，使得SSF的  变得更大，且  绝大部分来自M2的抽取，故可以忽略掉M1小部分电流的抽取。由输出电阻的计算公式：

可见，该方法得到的输出电阻与书中通过小信号等效电路分析的结果是相同的，当然此处没有考虑衬偏效应，若考虑衬偏效应，只需在（2）中将  改为  即可。

至此，输出电阻分析完毕。

该连接组态对电压增益的影响：

进一步，从（1）电压增益的表达式来看，SSF相较于SF带来了更大的偏差，表现在分母部分出现的 ，但若 ，该部分带来的偏差不会很大，故可以认为SSF（增加了一个M2管和电流源）对SF的电压增益影响不大。

思考：以上cacode电压传递特性是否一定成立？如果不一定的话，在什么情况下成立？在什么情况下又不成立？

提示：回归cascode小信号分析。