Page 1
!"
" #
"
$ $
" $ $ $
$ " % ! $
! "
!
&
! " $
' (
"
! !
! ! $
" %
&
"
) "
) "
* +
"
$ !"
&! " %
"
Page 2
, -!
! "
$! " ( & " ! ! $ &! "
&! " +". * +" &! ! " $ &! ! $ "
! "#$"!%!
/"0 1 $ $! !$ " % $! " /"2 $ $ " ! ! " 31 $ $ "4
/"2 ! $$
! $$ !
" $$ ! "
! !
+
–vGS
RD
vi
iD
vO
+
–
vDS
VDD
+
–VGSQ
+–
$&! '
vDS
IDQ
vi
VDDVDSQ
VGSQ
vDS (sat)
Time
Time
Time
iD
Q-point
$&! ( !
Page 3
* /
" ! ! " ! 3 ! !4 ! & ! ! " ! ! " $ ! $ ! $$ ! $$ ! "
$! /"0 $! $$ ! " $! $$ ! " $$ ! $ "
$$ !
" $
2 & 3/"04 3/"24
2 2
2 2 2 & 3/".344 &
$! & ! " & $ ! " &
2 & 3/".344 " ! " # $ %# & %"
1 2 & 3/".344
# $ " !
# 2 $ $ $$
! "
Page 4
, -!
#
2
! "
!!
2
2
! $$ !
! & 3/"24 /"." !" $! " % $ " $ ! "
& 3/"5344 $ $$ " "
)"! *+!%,!- * $
"* $ 06 02 '(
2762 )* +7" 0"
&%-
0
2 '(
)
*
27+7 62 75762
IDQ
VGS vGSVTh
Time
Time
iD
Slope = gm
$&! ' "
Page 5
* /
& 3/"5344
2
2750
0896
.""!%- '
.5":;6 0" !
)" <! !
"
/"0 !
+ = & 3/":4
+ # # ! !" $
! $! $$ !
# # & 3/"/4 3/"84 !
# ( $!
/"0" & ! ! " % !
#
#
# #
# # &! /"+ !
/"0 & " $ ! & 3/"0.4 3/"0+4 3/"0:4" /"0 &! > ! " !
+
–vgs
RD
vi
id
vo
+–
$&! / #! $
Page 6
, -!
! " &! $
" *& &!
! & " %
"
( "#$ 0&,!% .&%
1 ! &! 1
3 /"+4 ! $ &! $
"
&
"
" & 3/"0+4
$ $ ! & 3/"84
$"
$ &! 1 !
/":" 3 "4
$ &! ( ' " ! !"
% '
20 $ ! &" $ !
0
20 0
$ $ "
–
vds (Vds)
id (Id)
vgs (Vgs)
+
+
–
G
S
D
–
vds (Vds)vgs (Vgs)gmvgs
(gmVgs)
id (Id)+
–
+
G D
S
(a) (b)
$&! 1 %& ! %'& $
Page 7
* /
( $ &! $
/"/ " 1 &!
3 +".4 !
" &!
&! /"+
/"8" % $ &!
! )
* +"
)"! ( *+!%,!- - $ ! "
/"0 ? 2026 :6 2: '" ? 06 75762 77260" "
&%- & !
2 75202 02 07
: 02: 2:6
2:6 052 0 7526
& "
2 275202 0 0896
0 77200 :7 '
/"8 !
$ !
,
# 089:72: +2/
–
VdsVgs gmVgs
Id
ro
+
–
+
G D
S
$&! (
–
VdsVgs
Vo
gmVgs RD
+
–
+
roVi+–
$&! 2
Page 8
, -!
.""!%- ! !
! $ ! "
$ !
! 057 "
" ?
0" " & "
"
2" @ $ $ &! "
." $ &! $ & $! "
!% 3& 4 !% $
$
7:62 756 77060 78:" -
" 3" 0226 0.. '4
$ ? 06 02 '( 0562
770:60"
2" - $$
.+;6" * " 3" )* 57/ ... '4
! /"0 076 07 '"
? 26 7:62 7" 34 -
7+" * " 34 * $
! " 34 7+ #" -
A 3" 34 2596 /6B 34 759;6 , 59B34 # .:/ 4
! $ "
&! $ $" /"534 $ " 1 ! " 3 "
< ! ! "4 ! 1 " /"534 &! !
Page 9
* /
! $!
"
/"534 &!$
/"9" &! $
$ ! (
! !"
$ &! $ $
/"07" !
! ! !
$ !
,
( $ ! $ ( $ " ! 057$ ! ( , 1"
+
+
–
–
vSG
VGGRD
VDD
vi
iD
vO+–
+
–vSD
id RD
vi+–
+
–
vsg
vo
+
–
vsd
(a) (b)
$&! 5 %& ! ) %'&
–
VsdVsg gmVsg
Id
ro
+
–
+
G D
S
$&! 6 )
Vsg
Vo
gmVsg RD
–
+
roVi+–
S
G D
$&! $ )
Page 10
, -!
% $ $$! ! $ ! $ &! , ! ( 1 !" <! $ &! /"9 ! , "
' !$ %! 7 88!%
:"0"8 * : " 1! ! " /"0034 $ ! /"0034 ! ! " C - & " $!
2 ! !
+ 2& -
2&
( $$ ! - ! $ " '$
$ -
$
-
$
-
$
= & 3/"224
2
& 3/"2.4
-
22& -
'
$&! * %& %'&
Page 11
* /
$
$ &! /"02" % $ $$ ! " $ 7 -
" ! "
& 7.:6 7.:602 ! & 3/"2:344 72." 7 72." ! $ "
$ ! , "
!% 3& 4 !% $
" /"5 026 / '"
? . 06 262 7" 34 -
86" 34 - $ !
" 3" 34 0/:6B 34 2/;6 , 0:/4
# 1
( ! & 3/"5344
2
! ( /"0"
7+7602 & 7.:6" - ! ' $ 34 - 06 34 - .6"
( 7. 9 .949
! $ !" $ " $ " $ $ $
$&! ( '
Page 12
, -!
)" )
"
" !
$
"
"
$
"
& ) ! "
/"8
!! $ "
! !
, ("
' . 9#4.
D $
" % ! $
$ ! "
' 7 .""#&! .8$&%
/"0.
0 2 &
"
! &!
! &! "
02 "
/"0+ $ &! " $
! ! ! "
+– R2
RSi
vi
R1CC1
RD
VDD
vO
$&! ' ! '
Page 13
* /
" !
$$ !
$ !
,
% $$ ! # #"
/"0: $ " ! ! ( ! ' $ " $ "
Vgs
Vo
gmVgs RD
–
+
Vds
–
+
ro
Ro
Vi R1R2+–
S
G D
Id
RiRsi
$&! /
vDS
IDQ
VDDVDSQ
VDS (sat) = VGS – VTN
iD
Q-point
dc load line, slope = –
Transition point
1RD
ID(max) = VDD
RD
$&! 1 "!
Page 14
, -!
/"0+" 02" $& ' " ' ' $ & 7"
)"! ' *+!%,!- - $ ! $ "
/"0. ? 076
0 879 ' 2 290 ' : '" ? 0:6 7:62 77060" + '"
&%- -* *? & $$ !
2
0 2
290
879 290
07 2906
&
2 7:290 0:2 0
& $$ !
07 0: :6
"
"#$ %$! - $
2 27:290 0: 0+06
$
0 77000 077 '
02 879290 27/ '
/"0+ & 3/"294 $ !
,
0+0077: 27/
27/ +
, :/2
&% &%&% !%!-
02 879290 27/ '
:077 +8/ '
.""!%- $
" ! ( $
! "
Page 15
* /
:&- $ $$ !
27/
27/ +
75.8
( 5+
! " " !
>
"
!% 3& 4 !% $
$ * /"0 :6 : '
26 72:62 756
7" 34 * & ! " 34 * $
" 34 - $ ! , " 3" 34
7./ .26B 34 7/6 B 34 , .74
% /"0 !
( /"2" 70 6 " 3" 7./ 77/
.2 7. 64
:!$ )"! / *+!%,!- -
$ "
* /"0/ 06
062 770:60" E 02 077 '" -
2 $ "
&%- $ ! /"08" $
+"
+– R2
vi
R1
CC
RD
VDD = 12 V
ID = 2 mA
vO
$&! !
Page 16
, -!
% 34 " !"
+ 2 0 02
.6
. 0 26
$ 86
076 '$$' ! " /"0/
02 8
2 2: '
% & & $$ ! & ?
2 2 0 02
2+06
2+0 2
0 2
0
0
02
0 2
0
077020
0 +95 ' 2 02: '
% $ &! $ !" 252;6 ... ' $ !
VDS (sat) = VGS – VTN
VDSQ = 7 V VDD = 12 VVDS t (sat)
VGSQ = 2.41 V2 mA
4 mA
Load line, slope = – 1RD
vDS
iD
Q-point
$&! 2 "!
Page 17
* /
'( .""#&! "8! ;% &! !%
$ ! $
3 /"054" ( !
! $ !
" <!
( "
! ) "
/"05 (
' " 3 4
:6
" <! (
"
)"! 1 *+!%,!- - $ ! $
"
* /"05" 756 0 62 7
,
252...2: /:/
.""!%- $
( ! '
"
:!$ %!-
$" $
( "
+–
vi
CC
RD = 7 kΩ
+5 V
–5 V
R1 = 165 kΩ
R2 = 35 kΩ
vO
RS = 0.5 kΩ
$&! 5 !
Page 18
, -!
&%- 0:76
7:7 /2:6" $
2 200:7 75 0+6
$
0
/"09 $ &! "
!
% C6E & F
0
0
$ !
,
0
% $ ! ($
,
! (
, 0+8
0 0+7: :8/
.""!%- $ ! " <! $
$ !
" % ( ! !
, 0+"
( ( "
VgsgmVgs RD
–
+
RS
Vi
Vo
R1R2+–
$&! 6 $
Page 19
* /
:&- % $
" (
! 27 "
! !
7"5 0"08 :080"7 0"+7 :8/0"2 0"/2 /28
" ! ( 9: " ( ! / "
!% 3& 4 !% $
& /"27 0;62 . 06 7" $$ ! . 7+/ 6
& 7:" - $ ! " 3" + ' .296 , :/+ 7750/ 64
' $ /"20 262 . 26 77060" 34 - " 34
* $ ! " 3" 34 +:/ 8986B 34, /7+4
'' .""#&! .&% ;% &! 7 .%
$
$ ! $
$ " $
RD
vi vO
+
–VGG
+–
+5 V
$&! ( ( +
RD = 1 kΩ
+9 V
–9 V
vi
CS
CC1
RG = 100 kΩ
RS = 1.2 kΩ
+–
vO
$&! ( ( ,
Page 20
, -!
$ "
/"22 "
&
$ "
)"! *+!%,!- - $ ! $ "
/"22 ? 756 062 7"
&%- !
$$ !
2
7: 0 752
0:06
& $$ !
: 7:8 0:0 .706
" $ &! /"2." !
RD = 7 kΩ
+5 V
–5 V
vi
CS
vO
RG = 200 kΩ
IQ = 0.5 mA
+–
$&! (( '
Vgs
Vo
gmVgs
–
+
Vi RG RD = 7 kΩ+–
$&! (' '
Page 21
* /
$ !
,
0+8 95
.""!%- * $ ! 9"5 ( :"8/
( /":
"
!% 3& 4 !% $
() $ /"2+ 0:6 0
2 '( 2762 7" - 7: $ ! , +7" 3" (?
2:6 )* 2: +7 '4
* $ /"2: $ 056 70:62 7" 34 * " 34- $ ! " 34 - $ " 3" 34 07: ++:6B34 , 2/:4
(! /"2/ $ $
? 7562 26 7" 34 * "
34 /6" 34 - $ ! " 3"
34 7..5B 34 85. 'B 34 , 0:54
" /"28 ? . 756 7:62 77260" 34 -
75 .6" 34 $ ! " 3" 34
:/8 ' .75 'B 34 , .8.4
vi
vo
VDD = 15 V
+–
CC1
RL = 5 kΩ
RD = 10 kΩ
RG = 5 MΩ
CC2
$&! (1 ( -
RD
+5 V
–5 V
viCS
vO
RG = 50 kΩ
IQ
+–
$&! (/ (
Page 22
, -!
/ 4.#
" ( /"25"
'
"
&! ! "
" $
"
/ "#$ %$!
( ! $ " $ &! $ /"2934" $ " /"2934 &! " % " !
RD
vi
vOCC
RG = 200 kΩ
VDD = 10 V
RS = 4 kΩ
+–
$&! ( ( .
RS
vi
vO
CC
RG = 1 MΩ
+5 V
–5 V
RD
+–
CS
$&! (2 ( /
+– R2
vi
R1CC
RS
RSi
VDD
vO
$&! (5 $
Page 23
* /
% C*E & ?
$$ !
0
0
0
& 3/".0344 ! $! & $$ 1 ! ' ' ! 0" ! ' 3 4 0" ! !
02 " & 3/".0344 3/".24 3/".74 ! $
! ?
,
0
,
0
! $! &" & /"..34 ! " ) $"
Vgs
Vo
Vin
VingmVgs
RS
RSi
RSi
Ri
–
+
ro
Vi R1R2+– S
G D
Vgs Vo
gmVgs RD
–+
roVi R1R2+–
(a) (b)
$&! (6 %& %'&
Page 24
, -!
)"! 2 *+!%,!- * $ ! $$ /"25"
026 0 0/2 ' 2 +/. ' 78: ' 0 :6 +62
77060" + '"
&%- 898 2906" $
2 2+290 0: 00.6
$
0 7708980 02: '
02 0/2+/. 027 '
$ !
,
0
00.78:02:0 00.78:02:
027
027 + 75/7
.""!%- $ ! 0" ($
& 3/"..344 " !
! !
! " &
"
:&- ( !
" )
!
"
! 0 $ ( $ " ! ! "
!% 3& 4 !% $
# 1 $ +;6
:7 '" 34 $ ! " 34 - $ ! + ' " 3" 34 , 799: 72: 'B 34 , 79.84
) $ /"25
756 062 770:60" E 076 277 0 2 +77 '" - 0: :6"- $ ! " 3"
... ' 0 009 ' 2 250' , 755+ 7./ '4
Page 25
* /
:!$ )"! 5 *+!%,!- -
$ $ "
/".7 . 26
0 +7 62 7" 276 + '"
076 2:
:7 ' $$
$ ! , 797
&%- !
27 07 2:
& !
+ '
$ ! $
1 !" & 3/"..344 !
,
0
797 +0 +
:7
:7 +
7982 +0 +
& $
5/56
2
+– R2
vi
R1
CC1
RS
VDD
vO
Ri
RSi
$&! ' )
Page 26
, -!
!
5/5 07. 22: 07.
8:. 07. 62
$$
8:. 07. )
*
0
20
)
*
+7 07/
2
$$
)
* .88
! $ "
* !
.2
2: 8:. 22
& $$ !
2:56
& $$ !
2
0 2
2
0 2
0
0
02
0 2
0
0
!
2:5 27 2:+ 0
0
:727
0
0 0.: '
02 :7 '
2 89+ '
.""!%- ! ! $
& "
&
"
Page 27
* /
/( &% &%&% "! !
/"2934 ( ! &! " ! ! " $$ "
$ & ! " /".0 $ /"25" % 7 ! ("
(
(
% C*E &
( (
(
(" & 3/".:4
( ( 0
0
(
(
0
0
0
0
/".0 ! " ! ! 0" ! & 3/".84 " ' 3 4 0 ! "
Vgs
gmVgs RS
RSiRo
–+
ro VxR1R2+–
Ix
$&! '
Page 28
, -!
)"! 6 *+!%,!- * $"
* /"25 ! ( /"8"
&%- ( /"8 ? 78: ' 02: '
00.6" = /".0 & 3/".84
0
0
00.78:02:
77858 ' 858
.""!%- $
" !
$ ' !
! "
!% 3& 4 !% $
($ * /".7 :6
: ' 0 878 ' 2 9. ' :77" ?. 756 7+62 7" * $ ! ,
' ' " 3"
, 7508 790: '4
)% $ /".2 " ? 260
+762 77060" * + '" 34 - $
$$ 2;6 75" % $ ! A 34 - $ ! " 3" 34 )* /2: 256B 34 , 755/ 7: '4
()& $
/".. ? . 26 262 77260" -
) ." - $ * $ !
+9 V
–9 V
vi
CC
voRG =100 kΩ
I
+–
RL
Ro
$&! '
Page 29
* /
" % ! * 07 A 3"
7:9. ' , 78.8 * 0.: '4
1 . 9# .949
"
$ !
$ &!
!" $
! "
1 "#$ %$! .&!%
$
" $
/".+ $ "
!
' "
''0 ''2
! *"
$ &! /".:" $
" !
+5 V
–5 V
vi
CC2
vo
RG =500 kΩ
+–
RL
RS
CC1
$&! '' ( +
CC1
RLRD
RG
RSi
v i
vo
+–
iiIQ
CG
CC2
V – V+
Ri
$&! '/ !
Page 30
, -!
*
% C6E &
" $$ !
0
$ !
,
*0
! ! "
$ " /"./ $ &! $ 1 &! " % "
*
!
7
RLRD
RSi
Vi
Vo
+–
S
G+
–
Vgs
gmVgs
Ii
Io
Ri Ro
$&! '1 $
$&! ' $
Page 31
* /
0
$
,
*
0
% * 0 $ ) $ "
1( &% &%&% "! !
$ $ $$ "<! ! "
0
!"% ! &
" /".: 7" *& 7" ' '
)"! *+!%,!- $ !$
! " /"./ ? 0
:6 :6 077 ' + ' * 07 '" $
? 06 062 7" 077 "
&%- & $$ !
2
0 0 02
26
$
Page 32
, -!
2 202 0 26
& 3/"+:4
*
0
!
*
*
0
07++ 07
2:7
0 2:7
70
725. 6
.""!%- ) $ $ $
!% 3& 4 !% $
) ' /".+ ? :6 :6 077 ' * + ' 7:"
06 7" ! " @
2"+ ' .:7 - "
3" 25/;6 / ' 0.:64
* /".8 :6 :6 + ' 2 ' * + ' :7 '" $ ? 062 . 756 7" - $ &!
$ ! , " 3" , 2+0 7+5: '4
CC1
RLRD
RG
vi
vo
RS+–
CG
CC2
V + V –
Ri
$&! '2 ( -
Page 33
* /
7. .949-4 3 9: . 9
/"0 $
"
$ ! 0" ! $ 0 $$ 0"
' $ $ &" <! ! &! 1 " $ "
" $ $ " * 07 00 $ ! *"
$ "
2 9# 9: ..4
$ ! ! " ! $ $$ ! " ! $$ ! $ $ ! $$ $ !" ! " " % "
! " % $ &! " ! ! , ("
2 9 "8! ;% !"!%
$ ! " /".534 1
*! ! * $ $
#$ ! # %& '&
* , 0 D 1 , 0 D 1 E* , 0 , 0 E
Page 34
, -!
/".534 F! "
! *"
/".934 1 "
! / /*"
/ ! /".934" !
F! !"
! !
" ! ! ( *
! "
!"
! ! $
" ! /".934" % $
$ ! "
$
/".934 34"
% $ &! !
" $ &!
' 3 4 0"
$ &! ! ! /"+7
* ! !" %
"
$ !
,
0
*
*
0* * !
( !
+
–
vDS
iD
vDSvDD
VDS (sat) = VGS – VTNL
iD
iD(max)
Transistorcharacteristics
VTNL
(a) (b)
$&! '5 %& $ %'& 0
Page 35
* /
vGSD
vO
VDD – VTNL
Transition point
Cutoff point
Q-point
0 VTND
MDcut-off
MD insaturation
MD innonsaturation
(c)
$&! '6 %& $ 1 %'& 1 %& $
+
–
vDSL+
–vGSL
VDD
iD
vO
+
–vGSD
ML
+
–
vDSDMD
vi
+
–VGS
+–
vDSD = vOVDD
VTNL
iD
iD(max)
Q-point
Load curve
Transition point
(a) (b)
$&! /
Page 36
, -!
,
*
*
)*)**
! "
:!$ )"! *+!%,!- - $ ! 1 $ "
* /".934
* 06 0 .7 62 )** 0" :6"
- ! , 07"
&%- & 3/":74 !
, 07 )*)**
$$ !
)
*
072 )
*
*
0770 077
)
*
0
20
0770: 0:62
* )
*
*
0
20
00: 770:62
%
+
*
*
0 : 0 0:
770:
0
!
0./6 7./6
Page 37
* /
!% 3& 4 !% $
/".934
? * 756 0 +762 )* 57 )** 0 :6"
- $ ! " - $
" 3" , 59+ 07064
) ! /".934
? * 06 0 .7 62 )** 2 076" - $
$ ! , / $
" 3" )* 82 0/+:64
* ! /"+0 3 064 0./64
0056
.""!%- ! &
07" 07
!" $
$ !
( "
:!$ %!- "
$ !
("
VDSDQ = 2.18
Transition point
Cut-off point
Q-point
vO (V)
vGSD (V)VGSQ = 1.18 V 1.36 V
1.4 1.60 1.0 1.2
5
4
3
2
1
0.36
$&! / 2 $ (
Page 38
, -!
2( 9 "8! ;% :!!%
/"+234 1 $
! /"+234 F! " $
" ! * !
! ! !"
! B
( "
/"+.34 1 "
/ !
/"+.34" !
!" !
! " / /*
" , , / -
/*" $ (
"
! /
$" ! $$ !$
! ! !
$" / /*
"
!
/"+.34" @
" $ "
% $ &! $
! " $$ ! $
! &! ' $
" $ &! ! !
/"++ * !
!" %
!"
+
–
vDS
iD
vDSvDD
iD
iD(max)
vDS (sat) = – VTNLvGS = 0
Slope = 1rO
Transitionpoint
(a) (b)
$&! /( %& $ %'& 0
Page 39
* /
Q-point
vO
vGSD
I IIII III IV
C
B
A
VTND0
VDD – VTNL
VDD
(c)
$&! /' %& $ 1 %'& 1 %&
+
–
vDSL
VDD
iD
vO
+
–
vDSDMD
vi
+
–VGSDQ
+–
ML
vDSD
VGSDQ
VDD
iD
iD(max)
Q-pointLoad curve
B C
A
(a) (b)
$&! //
Page 40
, -!
$ !
,
*
!
"
)"! ( *+!%,!- - $ ! 1
"
/"+.34
756 * 0:6 062 * 7262
* 77060" 72"
&%- !
2
2072
759+6
*
* 0
0
77072 :77 '
$ !
, * 759+:77:77 22+
.""!%- ! 1
!"
"
:&- !
" %
" /"+.34
" <! 3
/"+.344 GGHH ! " (
"
!% 3& 4 !% $
( " /"+.34 ?
756 * 026 2:762 * 2: 62 * 77060 :6" 34 - $
" 34 * & " 34 - $
! " 3" 34 0056B 34 .8B 34 , 2:84
Page 41
2' 9 "8! ;%
$ $ ! $
! /"+:34 $
" $ ! /2 /.
"
:".9 * :" % $ $
* "
! /2 /"+:34" $
$ ! /." !
! /"+:34"
/0 /2 " , , /0
- /2" $ $
( , -
" ! $
/"+:34" ! $
, - $"
% $ &! $
! " % 2 &! '
* /
$&! /1 %& ! $1 %'& ) %& %&
Page 42
, -!
/2 # " $ &! !
! /"+/" $
$ !" %
/0 /0
/2 /2"
< "
$ !
,
$ !
"
)"! ' *+!%,!- - $ ! * "
/"+:34
756 . 756 0 5762 0
+762 )* 0:)* .7 77060" 72"
&%- 1 !
2
2
0
2
)
*
2
775
2
0:72
7/9.6
0
0
77072 :77 '
$ !
, 7/9.:77:77 08.
.""!%- ! *
1 " <! *
"
$&! / ! $
Page 43
* /
:&- /"+:34
! /0 ! GGHH $" %
$
$ " <!
* $ "
* *
$ $ " /"+834 34
"
% $ ! /2 $
$ !" /0
/0" $
! /2 $ !"
/0 /0"
% $ $
' "
/0 !
! " %
"
5 4
$ ! " ( & ! ( $ "
$&! /2 %& ! $1 %'& ! $
Page 44
, -!
/"+5" ! $
! ! ! ! 0
! " ! !
! " E
' "
B (
&"
5 :.
/"+9 $
$ " ! $
! $ ! $
"
+
–vi
Ri1 Ro1 Ri2 Ro2
AV1
+
–vo
Stage 1
AV2AV1
Stage 2
$&! /5 34 $
+– R2
vi
R1
CC
CS
RD1
RS1 RS2
M1
vo
RL =4 kΩ
CC2
V + = 5 V
V – = –5 V
M2
Ri
RSiRo
$&! /6 ! $
Page 45
* /
:!$ )"! / *+!%,!- -
&"* /"+9
0 :77 62 2 277 62 0 2 026 0 2 7" -
0 72 2 7: 0 2 /6 077 '" E + '
&%- /2 !
2 : : 22
/ 07 7:2
2 5 '"
2 22 22
7: 722 022
2 2856
2 /6 ! /2 2 06" % 2 2856 ! /2
2 0 285 0856
0
0 : 085
72 0/0 '
0 /6 ! /0
0 085 / +226
0
0 +22 :
72 .9 '
/0 !
0 00 02
72 7:70 022
0 05.6
0 2
0 2
0 2
07 00
Page 46
, -!
/":7 $ "
/0 /2
$ " !
& "
2
0 2
0
0
02
0 2
0
0
05. 0
0
07707 72.9
0 .5. '" 077 ' 2 0.: '"
.""!%-
"
R3vi
CC
R2
R1
CG
CS
RD
V + = 5 V
V – = –5 V
vO
RS
+–
M1
M2
$&! 1
:!$ )"! 1 *+!%,!- -
&"
/":7 ? 0 2 026 0 2 7562 0 2 7" E 0 2 . .77 '
07 '" - 7+
0 2 2:6"
&%- ! /0
0 : 7+07 : 06
Page 47
* /
/0 /2 ( $$ ! !" % !
2
7+ 75 022
0906
0 .
0 2 .
: 0
.
.77
: 090 0 790
. :+/ '
! /2
2 2 2 2: 0 0:6
2 2 .
0 2 .
: 2
2 .
.77
: 090 0: .+06
2 . 27+/ '
2 0:7 '
0 9:+ '
! /2
2 2 2 2: 0: +6
: 2
: +
7+ 2: '
.""!%- 2:6 090 02 7806
"
Page 48
, -!
5( "#$
$ ! ( $ &! "
)"! *+!%,!- - $ ! "
* /"+9
! ( /"0+"
&%- $
0 2 00 0 27:705. 02 7/.6
2 2 22 2 272285 02 7/.26
$ &! /":0"
!
222*
2 000
0
2 00
2 00
2*
$ !
Vgs1
Vo
gm1Vgs1
Vgs2
–+
–
+
gm2Vgs2
Vi RD1 RL
Ri
RSi
+– R1R2 RS2
$&! 1
Page 49
* /
,
02#02*0 22*
, 7/.7/.20/05+
0 7/.25+ 077
077 +
/0.
.""!%- $ ! $
0 ! $ "
! $ $
"
)"! 2 *+!%,!- - $ ! "
/":7
! ( /"0:" ! "
&%- $ $
&"
0 2 2 275090 02 00+6
$ &! /":2" /0 /2 0" /2 $ " !
00
0 $ !
,
0
, 00+2: 25:
.""!%- $ !
$ " $
& "
Vgs1
Vo
gm1Vgs1
–
+
gm2Vgs2 = gm1Vgs1
Vi RD+– R3R2
$&! 1(
Page 50
, -!
!% 3& 4 !% $
# /"+9 $ ! ( /"0:" * $ " 3$ &! /"0:"4 3" 0.2 '4
() ! /"+9
076 076" ? 0 2 0620 2 26 0 2 77060" 34 E * + ' 0 2 2 0 2 076 277 '" 34 *
$ ! " 3" 34 2 : '0 .. ' 0 080 ' 0 :5/ ' 2 .7+ 'B 34 , 57/ 7..7 '4
) $ ! /":7 076 076" ? 0 2 0262
0 2 26 0 2 7" 34 E 0 2 . :77 ' 07 '"- 0 0 2 .:6" 34 - $ ! " 3" 34 . 0+:: ' 2 08: ' 0 089: '
. 'B 34 , /:84
6 7. <
E' ) $! " ! $ &! )" % ) "
6 "#$ 0&,!% .&%
/":. ) $! " $$ !
$ $$ ! "
0
.
2
. ! " & 3/":.4 3/":+4
0
.
.
2
( & !
0
.
2
2 0
.
.
.
2
& 3/":/4 & $!
VDD
iD
iG
vO
+
–
vi
+
–VGS
+–
RD
vDS
+
–vGS
$&! 1' 5*
Page 51
* /
! & ! " " ?
.
2 0
.
& 3/":84 $ ) "
1 2 & 3/":/4
# $!
# 2
.0
.
$ $ $$ ! " %
#
2
.0
.
. ! $ ) !" $ $ )
2
.0
.
%
$$ "
' !$ # $ " & 3/":+4 ( ' ) " &
0
.
2
0
$
0
= & 3/"/+4
Page 52
, -!
0
.
2 0
0 0
$ &! $ ) /":+ ( $ " $ &! $ ) $ " <! $$! ! $ !"
6( "#$
$ &! ) $ " ) "
)"! 5 *+!%,!- - $ ! ) $ "
* /":: 02. +6 777560" - $ ! , "
&%- & $$ !
2
0 2
Vgs gmVgs ro
–
+
G D
S
$&! 1/ 5*
vi
CC1
CS
vo
RL = 4 kΩ
R2 = 180 kΩ RS = 2.7 kΩ
R1 = 420 kΩRD = 2.7 kΩ
CC2
VDD = 20 V
+–
$&! 11 ! 5* '
Page 53
* /
0
.
2
* &
057
057 +27
27 0228 0
+ 2
272:2 082 2/+ 7
2706
&
0
.
2
02 0 270+
2
298
$
2
.0
.
202
+ 0 270+
2956
0
0
7775298 +20 '
$ &! /":/"
$ !
,
*
, 295+2028+ +/2
.""!%- ! )
"
Vgs
Vo
gmVgs ro
–
+
RLVi RDR1R2+–
$&! 1 5* '
Page 54
, -!
:!$ )"! 6 *+!%,!- - ) $
$ ! "
$ /":8 ?
02 . +6 77060" -
$ ! , 797"
&%- $ &! /":5"
!
*
!
* $ !
,
*0 *
( "
vi
CC1
vo
RL = 10 kΩRG = 50 kΩ
+10 V
–10 V
RS
CC2
+–
$&! 12 5*
Vgs
gmVgs ro
–+
RS RLVi
Vo
RG+–
$&! 15 5*
Page 55
* /
( !
" (
( " $ ! $
! ! "
!% 3& 4 !% $
% @ ) /"::
! ( /"09" - $ ! 27 '
" 3" , .95) & ) /":: ?
+ . .6 777:60" E * + ' 28 '
0 2 :77 '" @ 02 026"
* $ ! " 3" .98 ' 0 +:. '
2 +8 ' , 2584
(!' /":9 ?
/ . 26 7" 34 * &
2
.0
.
202
+0
+
' ! 2;6 2/86
&
0
.
2
02 0 2/8+
2
0..
!
07
2/8 07
0.. 9:. '
!
0
0
7700.. 8:2 '
$ !
, *
0 * 29:.078:2
0 29:.078:2 7972
.""!%-
&"
Page 56
, -!
$$ ! " 34 - ! $ !
, " 3" 34 0 0 0 026 2 028 2 0+96B34 , 27:4
! @ $ /":8
5 . .:6 77060" 34 -
2" 34 * $ ! * "
34 - ! * $ 27
! 34" 3" 34 :55 ' 34 , 792. * 0/+ '4
4 3
" $ &! !
"
? $
" '
( " $ !
"
/"0"
!
! 3*4 ! "
( (
("
$ &! ) !
! ) "
..=9
! ?
( "
3 /"04
- $ &!
! $ " 3 /"04
+–
vi
CSQ1
vo
RL = 2 kΩ
R2 = 430 kΩ
R1 = 70 kΩ RS1 = 4 kΩ
RS2 = 4 kΩRD1 = 4 kΩ
CC2
CC1
VDD = 20 V
Q2
$&! 16 ( .,
Page 57
* /
$ &! !
$! "
* $ ! $
" 3 /".4
* $ ! $
" 3 /"+4
* $ ! $
" 3 /":4
- 1
, " 3 /"84
$ &!
" 3 /"54
- ) " 3 /"94
>49
0" - $
$ $! "
2" < $$ $ !
$ A
." - $ "
+" < $ &!
A
:" ' $
3! 4"
/" - $
"
8" % ! $ $
$ A
5" % $
A
9" ' $
3! 4"
07" - $
"
00" ' $
3! 4"
02" - $
"
0." * $ $
$ "
0+" !
"
0:" &
$ "
0/" I! ) !
"
Page 58
, -!
7
!% ! "8!
1 756 0 +7 62 7" 34
- $$ )* 7:;6 7:
" 34 * & ! "
( , . 026 0 276 7" 34
- $$ )* :7 6 70 " 34 * & ! "
' 1 "
. :6 .+ 076" - "
/ ! $ ,
077 '" 770260 ( ! "
1 * $ ! /"0 0;6 :7 ' 07 '"
?: /"0 ?
756 770:60 0 /7 62" E 076" 34 - $
$$ )* 7: /6" 34 * " 34 % $ ! , A
?2 $ ! & 3/"+4"1 & 3/".4 " & 2 & ! + " ( ( " J<? = $ 2 0
2 02 2"K
5 = , /"8 ' $ 0 .6 06"
!% ' .""#&! "8!
6 * $ ! $ /"0. 0;6 :7 ' 07 '"
2 ' 02 :7 '"
$ /"0. ( $ 077 ' : '" - $ ! , 07" 7"
1 $ ,/"00 $
? 26 062 7" ? 026 2 ' . ' 0 .77 ' 2 277 '" 2 ' * . ' ! "
34 - & ! " 34 $ ! " 34 - ( ! "
( ,/"00 0:6 2 ' * : ' 7: ' 277 '" 34 0 2 . 26
262 7" 34 - $ ! "
' @ , /"00 '"
Page 59
* /
?/ $ ,/"0+ 06 7:62 77060" ? :6
:6 * 07 '" 34 - ! ( $ ! " 34 $ ! "
:1 $ ,/"0: ? 06 +62 7" 076
* 2 '" 34 - 2 /6" 34- $ ! " 34 (! !"
? $ ,/"0: $ ! , /"0:" :6
* 2 '" 34 2:6" 34 - $ ! "
?2 * , $ ,/"08 . 26 7 * 07 '" 34
- ! /6" 34 - ! $ ! " 34 * !
+– R2
vi
Rin R1
CC1
CC2RD
VDD
vo
RS
RL
$&!
VDD
vi
vo
RG = 1 MΩ+–
RL
RS
RD
CC1
CC2
$&! 1
V +
V –
vi
vo
RG =200 kΩ
+–
RL
IQ
RD
CC1
CC2
CS
$&! /
Page 60
, -!
34 ! ! & 34A
:5 $ ,/"08 , $ ? . 0:6 :62 7" * 2 '"34 - 0 :6" 34 - $ ! , " 34 % (
! A
?:6 - $ ,/"09 $ 7" & ! / 256 076" 22;6" E * 0 ' , 0 077 '" 02 "
?( $ ,/"27 ? . 0:6 262 77060" !
* 27 '" 70*" 34 - $ " 34 - $ * $ !
" 34 $ ! *
A
vivoRG =
100 kΩ+–
RLRD
RS
CC1
CC2
+5 V
–5 V
CS
$&! 2
+– R2
vi
Rin R1
CC1
RD
VDD = 18 V
vo
RS
RL
CC2
$&! 6
vivo
RG = 500 kΩ+–
RLRD
IQ
CC1
CC2
+9 V
–9 V
CS
$&! (
Page 61
* /
:( ,/"20 ? . 26 7:62 7" 34 - 2 /6" 34 - $ ! , "
?:(( - $ ,/"22 ! $ ! , 07 * 27 ' 277 '" $ 0 076" E
26 7"
!% / &!#;! "8!
(' $ $ +6 :7 '" - $ ! " *
$ ! 2: ' "
(/ $ ,/"2+ 262 . 26 77260" ? * + ' + ' 0 02+ 2 .9/ '" 34 * " 34
- $ , , "
vivo
RG = 200 kΩ+–
RD
RS
CC
+10 V
–10 V
CS
$&! (
+– R2
vi
Rin R1
CC1
RD
VDD = 20 V
vo
RS
RL
CC2
CS
$&! ((
+– R2
vi
R1
CC1
RS
VDD = 10 V
vo
RL
CC2
ii io
Ro
$&! (/
Page 62
, -!
(1 * $ ,/"2: 026 062 77060" 0 $ ! , "
( $ ,/"2:
? 06 0 /762 7" $ !
, 79:" 34 - & $$ )* +" 34 - & )* /7"
?:(2 $ ,/"28 1 $ ! ? 26 :62 77060" - :" $ ! , "
(5 * ,/"28" E 07 ' 7" $! * , 797" - " - ! ! * 2 ' "
:(6 $ ,/"28 ?
26 +62 7" - 277"- $ ! "
' $ ,/".7 : ? . 26 :62 7" 34
- " 34 - ! * $ ! $ $ * !"
+5 V
–5 V
vi
CC2voRG =
500 kΩRL =4 kΩIQ
+–
CC1
Ro
$&! (1
+5 V
–5 V
vi
CC2
RS
voRG =200 kΩ
RL =2 kΩ
+–
CC1
Ro
$&! (2
Page 63
* /
' * $ ,/".0" ! ! # " ! !
0
*
! !
0 *
:'( ,/".2 06
062 7" :6 .77 '"34 - 08 .6" 34 - $ ! , "
!% 1 .""#%! .8$&%
'' $ ,/".. 1 ? 06 .62 7" 34 - " 34 *
" 34 $ ! , "
'/ * , $ ,/".+" $ ? . 06 7:62 7" 34 - 78: /6" 34 -
V – = –5 V
V + = 5 V
vi
CC2
RL
vo
RG =200 kΩ
IQ
+–
CC1
Ro
$&! '
VDD
vi
CC2
RS RL
RGvo+
–
CC1
$&! '
+– R2
vi
R1CC1
RS
VDD
vO
Ri
Ro
$&! '(
Page 64
" 34 - ! : "
'1 /".+ ( ? 26 +62 7" ? 076 076 077 ' * 2 ' :" 34 026" 34 * " 34 - $ !
, "
' $ /".8 ( , ? . 26 262 7" ?
076 076 277 ' * 07 '" 34 -
. 076" 34 - $ ! , "
!% 2 "8! ;% :!,!
:'2 * 1 /".934" $ ? * 26 0
/762 7 )** 7:"E 076" 34 - $ ! , : $ " 34 - ! "
?'5 1 /"+.34
? 026 * 26 7:62 * 7062 * 77260" E 076" 34 - $ " 34 * ! " 34 -
$ ! "
'6 * ! " 0:6" % .6 7"5" -
$ "
/ ,/"+7 06 7:62 / * 06 * .762 /*" 7 " 34 * &
! ! " 34 - $ ! , $"
/ $ ,/"+0" 06 062 / * 06 * 7062 /*" 7 " E 96" 34 -
, -!
CC1
vi
vo
RS = 10 kΩ RD = 5 kΩ RL = 4 kΩ+–
CC2
V – = –5 V V + = +5 V
$&! ''
CC1
RL =2 kΩ
RG =50 kΩ
Ri =100 kΩ RD
vo
RS
CG
CC2
V + = +5 V V – = –5 V
io
Ri
Ro
$&! '/
VDD = 10 V
vO
vi+–
ML
MD
$&! /
Page 65
& ! * +6" 34 $ $ * ! $ ! , 00
*
"34 * $ ! * + '"
/( $ ,/"+0 ! , /"+0" 34 - $ ! * 07 '" 34 - $ "
!% 5 &%%$! "8!
?:/' ,/"+. ? 0 70622 0762 0 26 2 26 0 2 7"
? 076 0 + ' 277 '" 34 - 0 7+ 2 2 0 +6 2 :6" 34 * $ ! , " 34 - (
! "
:// ,/"+. ! , /"+." ? 076 0 0 ' 277 '
2 2 ' 2 7: '" 34 - $ /2 0 7+" 34 - ! 22 0" 34 - $ ! "
* /
RL
viCC
vo
VDD
+–
ML
+
–
VGG+
–vDSL
MDRo
$&! /
+–vi
CC vO
R2
Rin
R1
RD1
RD2RS1 CS1
CS2
VDD
M1 M2
RS2
$&! /'
Page 66
:/1 * ,/"+: 0 2 27762 0 2 756 0 2 7" 34 - 2 86 +77 '" 34 - ! 0 2
0" 34 * $ ! , "
/ ,/"+/ ? 0 2 +62 0 2 26 0 2 7" 34 - 0 20 2" 34 - 0 2" 34 - ! $ ! , "
:/2 /":7 ( ?
0 2 06 0 2 262 0 2 7" 34 E 02 ' 0 2 . :77 '" - . 0 2 2:6" 34 - $ ! , "
:/5 ! /":7 (
076 076" ? 0 2 +62 0 2 0:6 0 2 7" 34 E 2 ' 7"0" -
: 0 2 .:6" 34 - $ !$ "
!% 6 7 < "8!
/6 * ) /":. / . .6 77060" E 076" 34 - + /6" 34 - $"34 - $ ! , $!
! +"
1 ) ,/":7 ? 2 . 26 7" - , , "
:1 ) $
,/":0 ? 5 . +26 7" E 276 * 0/ '" - 26 0 2 077 ' $ 2 2"
, -!
+–
vi
vO
CC
R2
RinR1
M1 M2
RS1 =20 kΩ
RS2 =6 kΩ
VDD = 10 V
Ro
$&! /1
CC2 CC3vo
RS2 =10 kΩ
RS1 =10 kΩ
RD =5 kΩ
RL =2 kΩ
–10 V +10 V
+10 V
–10 V
viRG =400 kΩ
+–
CC1
M2
M1
$&! /
Page 67
?:1( * $ ) ,/":2 07 . :6 77060" E 026 * 7: '" 34 - 077 ' $ 2 2 34 - $ ! , "
1' $ ) $ ,/":. ? 2 . 08:6 7" 34 - "
34 - $ , , " 34 - ($ ! "
:1/ $ ) $ ,/":+ 5 . +6 7" - +
8:6 , . 0 2 +77 '"
* /
vi
CC
RD = 8 kΩ
VDD
vo
RS2 =250 Ω
RG =50 kΩ
RS1 =100 Ω RL =
4 kΩ
CC2
CS
iiio
+–
$&! 1
vi
CC1
Rin vo
RL
R2 RS
R1
RD
CC2
VDD
+–
iiio
$&! 1
vi
CC1
Rin
vo
RLR2 RS
R1
CC2
VDD
+–
ii
io
Ro
$&! 1(
+–vi
vo
R2 = 110 kΩ
R1 = 90 kΩ
RL =10 kΩ
RS = 5 kΩ
CC2
CC1
VDD = 10 V
iiio
$&! 1'
Page 68
. 4 49 7
11 * /"22 ! (
/"/" = ! $ $ $ ! "
1 = ! $ ! $
/"25" ! ( /"8"
12 $ /".+ ! ( /"07" = $
! 3' 4" ! "
15 , ( /"22 "
- $ ! " ! ( 2":6 & ! "
16 @ , /":5 ( /"2+"
:9 7
J1? "K
?: $ /"0/ ! ! 27 ! "
! :6 0 ' ? 756 0
+7 62 77060", )* ! & " - )* 70
?: $ /".8 ! 076 277 277" ? 0
.7 62 . 26
7" * : '" - ! '$$' :6"
, -!
vi
CC1
vOR2
RD
R1 RS
VDD = 20 V
+–
$&! 1/
Page 69
?:( $ /".2 " ! 026 ? 0:6 0
+7 62 7"
* 077" - 277% ! " $ "
?:' 1
/"+.34 ! :6 ? / 06 /* 26 0
+7 62 77060 7.:602"- $ ! , 277 " = $ & $
/"
?:/ /":7 ? 06 0
+762 7" - $
! 07" - ( ! "
* /
