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资源说明：740)this.width=740" border=undefined> 740)this.width=740" border=undefined> 标准小信号模型 将Rss视为电流源，输出电阻无穷大，平衡状态下的小信号差动增益Av=gmRd，单边输出增益减半。尾流源让共模电平对偏置电流的影响尽可能的小。理想差分放大器共模增益为零，共模抑制比无穷大。 一、共模输入变化引起输出的变化 电路对称Rd1=Rd2=RdVin1=Vin2gm1=gm2=gm, Vgs1=Vgs2=VgsVin1=Vin2=Vin=Vgs+2gmVgsRssVx=Vy=Vout=-gmVgsRdAvc=Vout/Vi
在电子设计领域，PCB（Printed Circuit Board）技术中的版图设计对于电路性能具有显著影响，尤其是在构建差分放大器这种关键电路时。差分放大器是一种能够区分输入信号中差模信号（两个输入端的电压差）与共模信号（两个输入端的电压均等变化）的电路，它在许多高精度信号处理应用中被广泛采用。
差分放大器的核心特性之一是其小信号模型。在这个模型中，Rss被视为电流源，意味着它在小信号状态下提供恒定的电流，而输出电阻被假设为无穷大。在这种平衡状态下，差动增益Av定义为跨导gm乘以负载电阻Rd，即Av=gmRd。这里的gm代表晶体管的跨导，表示Vgs（栅-源电压）变化单位量时，输出电流的变化量。同时，由于晶体管的对称性，单边输出增益会减半。
理想情况下，差分放大器的共模增益为零，这意味着输入的共模信号不会导致输出的变化，共模抑制比（CMRR）无限大，这有助于提高电路的信噪比。当电路对称，Rd1=Rd2，Vin1=Vin2，gm1=gm2且Vgs1=Vgs2时，共模输入变化引起的输出变化可以计算为Avc=Vout/Vi=(-gm)Rd/(1+2gmRss)，这表明负载失配会影响共模抑制。
负载失配指的是Rd1≠Rd2时，即使输入对称，输出也会出现差模成分。另一方面，晶体管失配（β1≠β2，gm1≠gm2）会导致类似的效应，影响差分放大器的性能。在这种情况下，共模抑制会降低，因为晶体管的非对称性使得它们对共模信号的响应不同。
版图设计中，尾流源的角色至关重要，它通过提供恒定的偏置电流来减少共模电平变化对偏置电流的影响。尾流源的并联电容在高频下可能变得显著，因为电流会随着频率的增加而受到寄生电容的影响。电容C与面积成正比，因此在设计时需要权衡器件尺寸和电容的影响。
在版图布局时，选择合适的finger数量（晶体管的并联结构）也是优化性能的关键。通过计算得出，当finger数量n大于特定阈值时，多finger结构的总面积会小于单finger结构。这个阈值与器件尺寸、栅极长度以及源漏极重合部分的尺寸有关。更具体的公式显示了k值（k=(1+g/ds)*cap）的大小与finger数量n的关系，较小的k值意味着更大的n值，从而更有利于多finger布局。
PCB技术中的版图设计对于差分放大器的性能有着重大影响。通过精细调整电路对称性、负载匹配、晶体管匹配以及优化尾流源和finger结构，可以有效地提高差分放大器的共模抑制比和整体性能，这对于高精度信号处理系统至关重要。在实际设计过程中，还需要考虑其他因素，如噪声、热管理以及制造工艺限制，以确保电路在各种条件下的稳定性和可靠性。
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