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标题: Cascode MOS管的优点之一：能减小密勒效应。这是真的吗？ [打印本页]

作者: zwtang 时间: 2013-10-19 16:56
标题: Cascode MOS管的优点之一：能减小密勒效应。这是真的吗？
本帖最后由 zwtang 于 2013-10-23 22:42 编辑

什么是密勒效应？密勒效应在传递函数上的表现是什么？
大家先来明确一下问题，然后再来严谨推导。推翻这个弥天大谎！

反驳的人可以收集现有中英文教材中关于Cascode MOS管减小密勒效应优点的论述。

如果这个弥天大谎是真的话，以后我们还是多进行严谨推导，不要“自我想当然”进行大段无力的文字论述。

zwtang
2013/10/19

传递函数推导及极点分析， ( , 下载次数: 1061 )

zwtang
2013/10/20

结论：
CL很大时，Cascode管不能减小密勒效应！
rds4很大时，Cascode管不能减小密勒效应！
rds4很小(=rds)时，Cascode管能够减小密勒效应！

zwtang
2013/10/23

作者: wswy 时间: 2013-10-19 17:09
为啥要收集论述来反驳？我还没明白lz这个问题想问什么，要是知道想问什么，何必收集论述呢？直接去证明或者证伪不就行了，毕竟微电子领域还用不到什么高深的数学物理知识。

作者: xyn777 时间: 2013-10-19 18:44
前提条件啥都没说，不好讨论。
米勒定理差不多是模电理论中，最容易误解、最容易出错的一个。

作者: jxjxhwx 时间: 2013-10-19 19:42
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作者: zwtang 时间: 2013-10-19 20:05
http://bbs.eetop.cn/thread-423261-1-2.html
这个帖子就是在讨论Cascode MOS管的密勒效应。

Cascode MOS管能减小密勒效应，这个结论正确吗？
Input cascode MOS管有必要吗？这真的能减小差分输入对管的寄生电容Cgd的密勒效应吗？

zwtang
2013/10/19

作者: jxjxhwx 时间: 2013-10-19 20:10
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作者: zwtang 时间: 2013-10-19 20:15
回复 6# jxjxhwx

Cascode MOS管能减小寄生电容的密勒效应。这个结论，都有哪些中英文教材中提到？他们是如何解释的？
如果有兴趣，都把它们找出来。

zwtang
2013/10/19

作者: jxjxhwx 时间: 2013-10-19 20:23
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作者: 344567112 时间: 2013-10-19 20:36
( , 下载次数: 152 )
见图，拉扎维第六章P153

作者: jxjxhwx 时间: 2013-10-19 20:56
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作者: xjf20072608 时间: 2013-10-19 21:12
回复 10# jxjxhwx

增益的大小应该不影响米勒效应，跷跷板效应。只是那个表示米勒效应的公式在某些情况下不是那么简单，加了米勒电容之后需要不破坏原来的电路情况

作者: jxjxhwx 时间: 2013-10-19 21:15
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作者: zwtang 时间: 2013-10-19 21:16
回复 10# jxjxhwx

普遍认为，密勒电容会在前一级形成大电容，等效电容大概为Av*Cgd，Av为直流增益，Cgd为栅源寄生电容。如果能够减小Av的大小，密勒效应就能减小。

上述分析是基于什么得到的呢? 是不是输入输出传递函数上存在低频极点：1+s(Av*Cgd*Rs)=0。这样才认为Av*Cgd是等效大电容。其中Rs为前一级输出阻抗或者信号源阻抗。

现在命题出现了：如果增加Cascode MOS管后，输入输出传递函数中(1+s(Av*Cgd*Rs))项保持不变，这样是否可以得出密勒效应保持不变。

先到这里。如果大家都认可，我们继续往下分析。最终，我们要完成严谨小信号推导来加以证明。

zwtang
2013/10/19

作者: jxjxhwx 时间: 2013-10-19 21:28
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作者: zwtang 时间: 2013-10-19 21:38
回复 14# jxjxhwx

可以这样理解。

input cascode管是画蛇添足，没有意义。而且其偏置很困难，增加了设计难度。唯一的好处就是进一步增大了直流增益值。

zwtang
2013/10/19

作者: jxjxhwx 时间: 2013-10-19 21:44
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作者: hezudao 时间: 2013-10-19 22:05
普遍认为，密勒电容会在前一级形成大电容，等效电容大概为Av*Cgd，Av为直流增益，Cgd为栅源寄生电容。如果能够减小Av的大小，密勒效应就能减小。

谁说的av是直流增益，还普遍认为，看看那帖子里的回复，在gbw以内没有足够的增益，还谈什么miller等效

作者: zwtang 时间: 2013-10-19 22:12
回复 17# hezudao

我是指在分析得到密勒效应形成的极点值时，Av就是直流增益。当然，你指的是随着频率变化，Av(s)增益减小了，密勒效应减弱。

这些讨论都不是主要问题。

现在的问题是，Cascode MOS管是否真的能减弱密勒效应？如何判断是减弱了？

zwtang
2013/10/19

作者: math123 时间: 2013-10-19 22:22
本帖最后由 math123 于 2013-10-19 22:35 编辑

格雷《模拟集成电路的分析与设计》7.3.4节《cascode放大器的频率响应》有讲到cascode与共源相比总体来说有很好的高频特性，输入管的密勒效应小得多。

作者: 344567112 时间: 2013-10-19 22:46
回复 10# jxjxhwx

米勒效应和增益大小没有关系吧，误差来源是平时我们都是用低频增益去近似的。

作者: jxjxhwx 时间: 2013-10-19 22:53
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作者: hezudao 时间: 2013-10-19 22:55
回复 18# zwtang

你这个主要问题前面帖子不是已经很清楚了，非常低频有点作用，稍微高点频率就无用，至于想用miller 等效算和前一级构成的极点可就真无从说起了，输入阻抗非电容电阻的，硬要等效成一个电容，，，，

作者: zwtang 时间: 2013-10-19 23:09
回复 22# hezudao

非常低频也没有密勒效应。这个与直流增益很高没有用相类似。
因为没有运放会是开环使用，闭环状态下，环路增益会使得Cascode MOS管S端看过去的阻抗非常的低。

zwtang
2013/10/19

作者: hezudao 时间: 2013-10-19 23:17
回复 23# zwtang

闭环显然没用，，，为啥不能开环做个comparator,,,, 不过即便是comparator，也没什么显著作用，，，

作者: gaojun927 时间: 2013-10-21 09:17
回复 23# zwtang

也不能只考虑opa，单管放大也是存在的。

作者: semico_ljj 时间: 2013-10-21 10:20

M...

作者: 零点小豹 时间: 2013-10-21 10:25
看见你的ID，你该不会是重邮的老师，老唐吧？？？

作者: gaojun927 时间: 2013-10-21 12:02
回复 1# zwtang

假如你的符号计算是正确的，那在cgd大，cl小且存在cascode的情况下还可以区分rds4是高阻还是低阻，如果rds4只是普通输出阻抗，你的简化就有问题了。

作者: lwjee 时间: 2013-10-21 13:22
CS中，Cgd两端的增益为Av（Total gain），米勒效应产生的极点为1/(Rs*(1+Av)*Cgd)；
Cascode中Cgd两端的增益为Av1（M1 在M1 drain端产生的gain），米勒效应产生的极点为1/(Rs*(1+Av1)*Cgd)；
如果Total gain相同，则Av1<Av，所以Cascode减小了Cgd的米勒效应。
明显有一个输入小信号波动，在两种结构中OUT点的波动相同，Cascode M2 source波动更小，所以米勒电容小。
LZ可以搭个模型仿真下。

作者: onepieceligen 时间: 2013-10-21 14:28
唐教授肯定精通RFIC的，在LNA面前这些都是浮云吧。。其实就是reverse isolation的问题。如果非得追求这一特性，使用common gate也许更好，压根就没有miller effect了。

我还有一点拙见，就是既然想严格的推导极点，那教授最后两页的PPT最好能有一个精确的d,2nd pole expression 然后再近似。因为一个大于号小于号，已经忽略掉了很多问题。

Regards,

Justin

作者: 344567112 时间: 2013-10-21 16:41
回复 29# lwjee
M2的源端波动小确实能说明把Cgd等效到输入端的电容小了，但这是否能说明对于输入到输出的传输函数，你减弱了这个米勒效应对输出极点的的影响。唐老师之所以推导就是想让大家看下到底这样做，对传输函数有什么影响。如果没有产生影响，这个米勒效应减弱是什么意思，它的意义呢？

作者: 344567112 时间: 2013-10-21 16:42
回复 27# 零点小豹
。。。不好意思，他是复旦的唐老师，不是重邮的。

作者: hezudao 时间: 2013-10-21 19:14
回复 30# onepieceligen

Rfic里面最简单的就是lna了吧

作者: hszgl 时间: 2013-10-21 20:02
回复 33# hezudao

大佬，今天相当活跃么~

作者: hezudao 时间: 2013-10-21 20:03
回复 34# hszgl

怎么又看我不顺眼，又想'打我脸'？

作者: hszgl 时间: 2013-10-21 20:07
回复 35# hezudao

表紧张，打个招呼而已~虽然都有挥手的姿势~

作者: onepieceligen 时间: 2013-10-21 20:19
回复 33# hezudao

你说的 “RFIC里面最简单的就是LNA” 这句话似乎跟我说的没什么关系呀。我只是说LNA比普通的OTA设计起来要难上手而已。
为了避免口水，一千个读者一千个哈姆雷特。我觉得RFIC和Analog各有千秋吧。

作者: lwjee 时间: 2013-10-21 20:27
回复 31# 344567112

讨论的命题是减小米勒效应。减小了米勒效应就减小了输入极点。

作者: 344567112 时间: 2013-10-21 21:53
回复 38# lwjee
因为极点都要表现到输出，如果唐老师推导没问题的话，这个米勒效应在输出没表现的话，你的输入极点表现在输出的极点是多少呢？我是新手，我只是说下我的看法。。。

作者: 344567112 时间: 2013-10-21 21:57
回复 33# hezudao
唐老师在射频方向还是很厉害的，年纪轻轻就发了两篇ISSCC，我知道你也很牛，也许在你眼里不算什么。但从模拟新人的角度，看到的更多的你对其他人的不屑，既然你是这么有经验这么厉害的模拟工程师，你觉得别人发的帖子水平都不怎么样，那你能不能发一些对我们这些新人有价值的东西呢？

作者: hezudao 时间: 2013-10-21 22:39
回复 40# 344567112

我好像也没说他不厉害吧，，，我好像回技术贴也不少，能领悟多少就是你的问题了。

作者: vdslafe 时间: 2013-10-22 01:28
回复 41# hezudao

我觉得还是你厉害！

作者: lwjee 时间: 2013-10-22 09:00
回复 39# 344567112

极点都要表现到输出，怎么这么讲呢，零极点表现在整个信号通路上。唐老师使用了近似，这种近似合理吗，会不会丢失一些重要信息呢？

作者: duqian88 时间: 2013-10-24 01:19
有意思!

作者: hszgl 时间: 2013-10-24 14:53
回复 41# hezudao

突然想起来你很久以前说过要专门开个技术贴的，什么时候发呀？我和小伙伴们都翘首以待啊。。。

作者: hezudao 时间: 2013-10-24 15:52
回复 45# hszgl

看到你就没心情，，，

作者: jiang_shuguo 时间: 2013-10-24 16:04
回复 46# hezudao

作者: hszgl 时间: 2013-10-24 18:28
回复 46# hezudao

没事，我可以等到你有心情。

作者: cndeusa 时间: 2013-10-25 09:59
没觉得hezudao大师说话有什么不屑的意思啊，是不是有些人自己的心理也。。。

作者: crown911 时间: 2013-10-25 15:47
cascode管从源端看进去阻抗很低吧，所以共源极的米勒效应可以忽略。

作者: xjf20072608 时间: 2013-10-25 16:13
回复 50# crown911

不一定

作者: crown911 时间: 2013-10-25 16:34
回复 51# xjf20072608

请解释一下

作者: lgy747 时间: 2013-12-5 09:33
唐教授在最后化简时有问题，“当Cgd小，CL大时”是一个非完备性条件，是不能化简到最后结果的，下图我用红色标注了结果的矛盾性。
( , 下载次数: 140 )

实际上，应该将Rs*Cgd和Rout*CL作为化简条件，而不是单纯的Cgd，CL，rds，最后结论就是：
当Rs*Cgd>>Rout*CL时（输入为主极点），Cascode管能减小密勒效应
当Rs*Cgd<<Rout*CL时（输出为主极点），Cascode管不能减小密勒效应

作者: apac 时间: 2014-1-19 22:36
學習了, 太感謝了

作者: widlarfan 时间: 2014-1-20 03:30
Cascode structure was inherited from vacuum tube time.

作者: xiaowanzi88 时间: 2014-1-21 09:58
回复 1# zwtang

唐老师：
您好！
看了您的分析，我觉得从理论上分析cascode MOS对于减小米勒效应的效果是有限的。
从工程上的经验看，我感觉减小米勒效应的情况有几种：
（1）调零电阻如果超过2~3倍的MOS增益，米勒效应减小。直观上看，相当于对米勒电容起到过大限流的作用。
（2）米勒电容的上下极板的接法问题，考虑下极板和衬底寄生的电容存在，将PIP电容下极板接在CS结构的MOS Drain可以弥补寄生电容对补偿效果的干扰，反之，寄生电容相当于分压的效果，减小了米勒效应。
（3）如果是poly-nwell电容，nwell端接CS结构的MOS Drain，即高阻节点，可能存在并引起的寄生PNP管对沉底拉电流，这个米勒电容大大地减小。
考虑以上几种情况，想和您讨论一下从理论上分析的合理性。听听您的意见。
谢谢

作者: jxjxhwx 时间: 2015-4-2 22:18
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作者: 孤独的男巫 时间: 2015-4-3 10:50
能不能减小米勒效应，去仿真试一试不就行了，试过的都说行，还有，偏工程一点，别太考虑那些不太实际的情况

作者: quhuaibo 时间: 2015-4-3 11:04
good material

作者: shenlansee 时间: 2016-10-18 10:14
谢谢，大家一起分析

作者: gb788 时间: 2019-7-6 09:50
其实说白了就两种情况，第一个是输出挂了大电容导致主极点主要取决于输出，第二种是共栅管漏端有大电阻，导致miller电阻的时间常数受大电阻影响。

作者: IC543031546 时间: 2019-7-7 17:47
谢谢分享

作者: 罗浣 时间: 2022-7-25 11:07

344567112 发表于 2013-10-21 21:57
回复 33# hezudao
唐老师在射频方向还是很厉害的，年纪轻轻就发了两篇ISSCC，我知道你也很牛，也许在你眼 ...

个人认为，只要是针对问题在讨论的话，言语中的情绪无伤大雅，并不值得你这样阴阳怪气玻璃心吧。
难道讨论问题就一定要阴阳怪气，温文尔雅吗，那样有时候容易因为温文尔雅错漏细节，或者和稀泥吧，我反倒觉得针锋相对地讨论技术问题很好啊，又不是说人家这些大佬在生活中也那么咄咄逼人不是吗？

作者: ictrh 时间: 2022-8-10 10:52
我想问下一直说cascode相对CS放大器的增益更大，但是cascode结构提高增益不是通过提高输出电阻提高的吗，在射频需要阻抗匹配的情况下我觉得两者增益应该差不多啊，有没有大佬解惑

作者: leejohannes 时间: 2024-10-30 20:23
谢谢唐老师

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