差分对(4)——mos为负载的差动对&吉尔伯特单元
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发布时间：2024-09-17 04:32
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时间：2024-10-01 20:13
然而，这个电路存在一些局限。首先，增益较低，因为M3贡献的阻抗较小。为了提升增益，可以缩小M3尺寸或优化电流源设计，如图4.39(a)所示。但这样做会牺牲电压余度，M3的宽长比减小会导致在相同偏置电流下VGS3值增大，X点降低，影响动态范围。当输入电压Vin增大，X点下降，而输出电压V本身较小，这会限制X的下降范围，防止M1进入线性工作区，具体可参考差分对（3）的讨论。
电路图4.37(b)单独使用受限，因为电流源电压未明确。它的增益通常在几十个数量级，通过cascode设计可以增加增益，但需注意后级输入阻抗的影响。
共源共栅级设计实际上提高了输出阻抗，M1负责电流转换，而M3则负责电流传递，同时隔离源端和漏端。M5和M7的添加是为了平衡X点上下看的阻抗，通常两者数量相同以确保一致性。在某些特殊情况下，这种配置可能为了隔离而非增益优化。
缺点方面，共源共栅结构降低了输出电压余度，适用于小信号放大。同时，差动放大器需要某种方式设定输出共模电平，但图4.37(b)和4.40(a)的共模电平是不确定的，而图4.37(a)和4.39(a)则可以确保共模电平为VDD-Vov。
转向吉尔伯特单元，当I1和I2保持不变，Vin的变化会使得Vout1和Vout2呈现相反的电压变化。反之，若Vin恒定，I1和I2的变动将导致Vout1和Vout2同步变化。吉尔伯特单元在高频场景中有优势，但在低频时，数字乘法器无法胜任。图4.36中的尾电流源的添加是为了提供稳定的共模输出电平。
