放大器基本上是每个模拟电路的一部分。
MOSFET 是出色的放大器件，这就是为什么有多种基于它们的单级放大器拓扑。它们根据哪个
晶体管端子是输入、哪个是输出来区分。
在本文中，我们将讨论共源（CS）放大器，它使用栅极作为输入端，漏极作为输出。就交流信号而言，源极端子对于输入和输出都是公共的，因此称为公共源。图 1 显示了具有理想电流源的 CS 放大器。
具有理想电流源负载的共源放大器。
图 1.具有理想电流源负载的共源放大器。
不幸的是，理想的电流源实际上并不存在。为了了解 CS 放大器在现实世界中的工作原理，我们需要考虑电路的不同版本。在本文的其余部分中，我们将研究具有各种不同负载类型的 CS 放大器级。我们将了解每个的行为，然后通过讨论当我们向放大器添加源退化时会发生什么来结束。
具有电阻负载的共源放大器
简单的 CS 放大器负载类型是无源电阻。此配置如图 2 所示。
带电阻负载的共
源放大器。
图 2.带电阻负载的共源放大器。
由于这个版本的放大器非常简单，我们将用它来进行一些观察和方程，这些观察和方程也适用于具有其他负载类型的 CS 放大器。
带电阻负载的 CS 放大器的大信号操作
图 3 显示了 CS 放大器的大信号行为。我们很容易看出放大器的大信号运行是非线性的。
带电阻负载的 MOSFET 共源放大器的直流传输特性。
图 3.带电阻负载的 MOSFET 共源放大器的直流传输特性。
更仔细地检查该图，我们发现当V IN从零增加时会发生以下情况：
当我们开始从零增加V IN时，M1 保持关闭状态， V OUT保持在VDD，直到V IN接近阈值电压 ( V TH )。
此时M1开始导通电流。这会导致负载电阻 ( R L )两端出现小压降，进而导致V OUT略有下降。
当V IN达到V TH时，M1 导通。由于V OUT大于( V IN – V TH )，M1 处于饱和偏置状态。
随着V IN增加，M1 保持饱和状态，直到V OUT = V IN – V TH。
一旦V IN增加到这一点，M1 进入线性区域，并且V OUT继续减少到接近于零。
MOSFET 在饱和时作为放大器运行效果，如果 MOSFET 不再饱和，放大器性能会迅速下降。因此，我们可以认为 CS 放大器的有效工作范围仅涵盖饱和时产生的V OUT值。在图 3 中，我们可以看到这些输出电压的范围从 M1 导通 ( V IN = V TH ) 到 M1 进入线性区域 ( V OUT = V IN – V TH )。由于V OUT = V DD – I D R L，我们必须化I D R L的乘积，以化放大器的工作范围。
带电阻负载的 CS 放大器的小信号操作
小信号定义仅在晶体管工作于饱和状态时才有效，因此可以被估计为线性器件。然而，正如我们上面所说，这涵盖了我们放大器的整个有效工作范围。因此，CS 放大器的小信号模型（图 4）对我们非常有用。
带电阻负载的 MOSFET 共源放大器的小信号模型。
图 4.带电阻负载的 CS 放大器的小信号模型。
由于我们的电路主体与源极端子短路，因此g mb v bs = 0。我们可以使用基尔霍夫电压和电流定律计算小信号电压增益：
voutro||RL = ?gmvin → voutvin = ?gm(ro||RL) 等式 1。
如果我们忽略沟道长度调制，这将意味着MOSFET 的输出电阻 ( ro )无限大。然后我们可以将增益方程简化为g m R L。如果我们想化输出增益，我们应该化g m和/或R L。然而，由于g m与I D成正比，因此化增益是以牺牲放大器的工作范围为代价的。
