第 08 章專一 / 專二歷年題庫常見陷阱
MOSFET 多級放大電路Cascode + 主動負載：增益靠 R_{out}，擺幅靠 headroom
最後更新：2026-05-03 ｜ 閱讀時間：約 7 分鐘
第 08 章最常考的不是把電路推到很難，而是考你「看懂目的」：為什麼要 cascode？為什麼用主動負載？答案幾乎都指向 R_{out} 變大、頻寬變好。
學長口訣：增益靠 R_{out}，擺幅靠 headroom。你只要同時顧到「都在飽和區」+「輸出不撞飽和」，這章就能拿分。
核心重點 01
Cascode：R_{out} ↑、米勒效應 ↓、頻寬 ↑（核心是 R_{out} 變大）
核心重點 02
主動負載：用 MOS 當「大電阻」提高 R_{out} 與增益
核心重點 03
CMOS 放大器：等效 g_m 與等效輸出阻抗並聯的概念
🎯 本章拿分重點（高頻考點）
- Cascode：R_{out} ↑、米勒效應 ↓、頻寬 ↑（核心是 R_{out} 變大）
- 主動負載：用 MOS 當「大電阻」提高 R_{out} 與增益
- CMOS 放大器：等效 g_m 與等效輸出阻抗並聯的概念
- 多級增益：負載效應會吃增益（先估再精算）
- 輸出擺幅：headroom 與飽和條件要同時成立（很愛考）
🧠 觀念釐清（最常失分的點）
- 增益變大多半來自 R_{out} 變大，不是 g_m 變大；不要把原因搞反。
- 主動負載會吃擺幅：增益與擺幅常是取捨題。
- Cascode 要上下管都在飽和；只檢查一顆會直接踩雷。
- 多級別直接相乘開路增益：先把級間負載（R_{in}/R_{out}）算進去。
✅ 考場 4 步驟（解題 checklist）
- 先檢查工作區：每顆 MOS 都要滿足飽和條件（尤其 cascode）
- 用近似求 A_v（常見 A_v \approx -g_m \cdot R_{out}），再把級間負載算進去
- 主動負載先等效成大阻抗（r_o）或電流源（依題意）
- 最後檢查：輸出擺幅有沒有撞飽和、相位符號對不對
本章解題順序（照這個走最快）
1
Step 1
先檢查工作區：每顆 MOS 都要滿足飽和條件（尤其 cascode）
2
Step 2
用近似求 A_v（常見 A_v \approx -g_m \cdot R_{out}），再把級間負載算進去
3
Step 3
主動負載先等效成大阻抗（r_o）或電流源（依題意）
4
Step 4
最後檢查：輸出擺幅有沒有撞飽和、相位符號對不對
❌ 這章最容易掉分的地方
- 增益變大多半來自 R_{out} 變大，不是 g_m 變大；不要把原因搞反。
- 主動負載會吃擺幅：增益與擺幅常是取捨題。
✅ 拿分時請優先這樣想
- 先檢查工作區：每顆 MOS 都要滿足飽和條件（尤其 cascode）
- 用近似求 A_v（常見 A_v \approx -g_m \cdot R_{out}），再把級間負載算進去
本章必背公式速查
疊接放大器（Cascode）
\mathrm{CS} \rightarrow \mathrm{CG}
特性：高頻響應極佳、增益高。
主動式負載（Active Load）
用 MOSFET 作為負載電阻
好處：省晶片面積並提高增益（等效負載電阻變大）。
CMOS 放大器電壓增益
A_v = -(g_{m1} + g_{m2})(r_{d1} \parallel r_{d2})
常考：雙管的 g_m 疊加
輸出電阻取並聯。
FAQ：常見問題
這章公式要全部背嗎？還是只背重點就好？
建議先背「高頻考點」裡列出的核心公式，用刷題加深記憶。考古題出現頻率低的公式可以考前再快速瀏覽。
觀念理解了但計算常粗心，怎麼改善？
最常見的粗心來源：單位換算（mA/kΩ）、正負號方向、公式套錯情境。建議每題寫完回頭檢查這三點，連續練 15-20 題就會明顯進步。