米勒效應是以約翰·米爾頓·米勒命名的。1919年或1920年米勒在研究真空管三極管時發(fā)現(xiàn)了這個效應,這個效應也適用于現(xiàn)代的半導體三極管。
米勒效應(Miller effect)是指晶體管放大電路中,輸入與輸出之間的分布電容或寄生電容由于放大器的放大作用,其等效到輸入端的電容值會擴大1+K倍,其中K是該級放大電路電壓放大倍數(shù)。
雖然一般米勒效應指的是電容的放大,但是任何輸入與其它高放大節(jié)之間的阻抗也能夠通過米勒效應改變放大器的輸入阻抗。
什么是米勒效應?
假設一個增益為-Av 的理想反向電壓放大器
在放大器的輸出和輸入端之間連接一個阻值為Z 的阻抗。
得到,
把阻抗Z 替換為容值為C 的電容,
由此可見,反向電壓放大器增加了電路的輸入電容,并且放大系數(shù)為(1+Av)。
米勒效應的危害
當使用高頻信號傳輸時,米勒效應可能會導致輸出信號的失真,而且各向同性的元件(比如二極管、晶體管等)產(chǎn)生的電容不可避免地引入了米勒效應,從而提高了誤差和噪聲,甚至還會導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
mos管的米勒效應分析
MOSFET中柵-漏間電容,構成輸入(GS)輸出(DS)的反饋回路,MOSFET中的米勒效應就形成了。
在t0-t1 時間內,VGS上升到MOSFET 的閾值電壓VG(TH)。
在t1-t2時間內,VGS繼續(xù)上升到米勒平臺電壓, 漏極電流ID 從0 上升到負載電流 。(NOTE:在漏極電流IDS未到負載電流ID時,一部分的負載電流(IDS-ID)流過二極管D,二極管導通MOSFET的漏極電壓VDS被VDD鉗位,保持不變,驅動電流只給CGS充電,VGS電壓升高。一旦IDS達到負載電流 , 二極管D反向截止,MOSFET的漏極電壓VDS開始下降,驅動電流全部轉移給CGD充電,VGS也就保持米勒平臺電壓不變。)
在t2-t3 時間內,VGS一直處于平臺電壓,VDS開始下降至正向導通電壓VF。
在t3-t4 時間后,VGS繼續(xù)上升。
米勒效應在電子電路中應用廣泛:
(1)米勒積分
在集成運算放大器開環(huán)增益A很高的情況下,展寬積分線性范圍,提高運算精度,獲得了廣泛的運用。
(2)用米勒電容補償,消除自激反應
由于米勒電容補償后的頻率響應,是一種在0dB帶寬不受損失的情況下, 使集成運算放大器沒有產(chǎn)生自激可能品質優(yōu)良的“完全補償‘。
同時,米勒效應使小補償電容可以制作在基片上,從而實現(xiàn)了沒有外接補償元件的所謂“ 內藏補償” 。
設計放大電路時,米勒效應的特性需要被考慮進去。這包括選擇合適的元件、增加輸入和輸出信號之間的電容來抵消它帶來的影響等。此外,米勒效應還可以被應用于一些領域,如毫微秒計數(shù)和時間測量等。
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