米勒效應(yīng)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(shí)發(fā)現(xiàn)了這個(gè)效應(yīng),這個(gè)效應(yīng)也適用于現(xiàn)代的半導(dǎo)體三極管。
米勒效應(yīng)(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(huì)擴(kuò)大1+K倍,其中K是該級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)。
雖然一般米勒效應(yīng)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(guò)米勒效應(yīng)改變放大器的輸入阻抗。
什么是米勒效應(yīng)?
假設(shè)一個(gè)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(gè)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(jiàn),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(yīng)的危害
當(dāng)使用高頻信號(hào)傳輸時(shí),米勒效應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)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(yīng),從而提高了誤差和噪聲,甚至還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
mos管的米勒效應(yīng)分析
MOSFET中柵-漏間電容,構(gòu)成輸入(GS)輸出(DS)的反饋回路,MOSFET中的米勒效應(yīng)就形成了。
在t0-t1 時(shí)間內(nèi),VGS上升到MOSFET 的閾值電壓VG(TH)。
在t1-t2時(shí)間內(nèi),VGS繼續(xù)上升到米勒平臺(tái)電壓, 漏極電流ID 從0 上升到負(fù)載電流 。(NOTE:在漏極電流IDS未到負(fù)載電流ID時(shí),一部分的負(fù)載電流(IDS-ID)流過(guò)二極管D,二極管導(dǎo)通MOSFET的漏極電壓VDS被VDD鉗位,保持不變,驅(qū)動(dòng)電流只給CGS充電,VGS電壓升高。一旦IDS達(dá)到負(fù)載電流 , 二極管D反向截止,MOSFET的漏極電壓VDS開(kāi)始下降,驅(qū)動(dòng)電流全部轉(zhuǎn)移給CGD充電,VGS也就保持米勒平臺(tái)電壓不變。)
在t2-t3 時(shí)間內(nèi),VGS一直處于平臺(tái)電壓,VDS開(kāi)始下降至正向?qū)妷篤F。
在t3-t4 時(shí)間后,VGS繼續(xù)上升。
米勒效應(yīng)在電子電路中應(yīng)用廣泛:
(1)米勒積分
在集成運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)增益A很高的情況下,展寬積分線性范圍,提高運(yùn)算精度,獲得了廣泛的運(yùn)用。
(2)用米勒電容補(bǔ)償,消除自激反應(yīng)
由于米勒電容補(bǔ)償后的頻率響應(yīng),是一種在0dB帶寬不受損失的情況下, 使集成運(yùn)算放大器沒(méi)有產(chǎn)生自激可能品質(zhì)優(yōu)良的“完全補(bǔ)償‘。
同時(shí),米勒效應(yīng)使小補(bǔ)償電容可以制作在基片上,從而實(shí)現(xiàn)了沒(méi)有外接補(bǔ)償元件的所謂“ 內(nèi)藏補(bǔ)償” 。
設(shè)計(jì)放大電路時(shí),米勒效應(yīng)的特性需要被考慮進(jìn)去。這包括選擇合適的元件、增加輸入和輸出信號(hào)之間的電容來(lái)抵消它帶來(lái)的影響等。此外,米勒效應(yīng)還可以被應(yīng)用于一些領(lǐng)域,如毫微秒計(jì)數(shù)和時(shí)間測(cè)量等。
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