复合结构通常指由不同类型的晶体管按照特定的电路结构连接而成，复合结构晶体管具有比单个晶体管更优越的性能。我们经常会想到达林顿结构，和模拟电路常用的Cascode结构。今天小禾将要给大家说一说另外一种经常会用到的复合结构：Self-Cascode复合结构。
下图中左侧的这种结构我们叫做自级联复合晶体管(Self-Cascode Composite Transistor)结构，这种结构类似于我们常说的cascode结构，只不过，M1和M2的栅极是连在一起的。
实际应用中，为实现最佳性能，M2的宽长比（W/L）应大于M1，即m>1。
复合晶体管正常工作时，M1和M2均需导通，需满足
我们根据公式(1)：
从上式中我们知道，M1一定是工作在线性区的，M2可以工作在饱和区也可能工作在线性区，这取决于其漏端电压是多少。不过，通常M2都是工作在饱和区，M1是工作在线性区，所以等效后的晶体管：
联立这两个式子可得：
从式子(3)我们可以得到等效的βeq
假设β2=m*β1
也就是：
由于晶体管M1始终工作在线性区，而顶部晶体管可工作在饱和区或线性区，M1源极和漏极之间电压很小，复合晶体管和简单晶体管的Vdsat差异不明显，因此自级联结构可用于低压应用，而常规共源共栅电路的工作电压比单个晶体管高得多，不适合低压应用。
其中
直流仿真结果，看一下m对于输出结果的影响：
采用TSMC 0.35um工艺，看一下等效W/L
这里看到M越大，等效的W/L越大。
由于β和W/L是线性关系，那么我们也可以得到等效W/L的计算公式：
通常M2和M1的L是相同的，M2的宽是M1的m倍，那么可以化简公式：
我们画出小信号等效模型，看一下低频的等效阻抗:
此结构的输出阻抗为：
等效跨导：
下面晶体管M1，相当于一个电阻，但该电阻与输入相关，复合晶体管的有效跨导近似等于M1的跨导，
单个晶体管的等效模型：
再看一下复合晶体管的等效模型：
对于简单晶体管，寄生电容Cgd引入一个零点，一个极点，分别为：
对于复合晶体管，Cgd也是引入了一个零点一个极点，等效为：
如果只考虑Cgd的影响，我们看到复合晶体管的零点要比简单晶体管低。
对于极点的分析同理：
其主要优势是晶体管面积更小，MD和MS面积之和小于等效简单晶体管面积，通过TSMC .35 CMOS工艺模拟结果展示了不同参数下的增益和面积比。
1、电流镜
复合结构具有更高的输出阻抗，我们用下面原理图进行仿真
DC仿真结果如下：
AC仿真结果如下：
再看一个例子，就是进行大比例电流复制：
仿真结果如下：
2、差分对
复合晶体管可用于差分对中替代单个晶体管，通过自级联结构可实现更高电压增益，给出了差分对电路示意图及模拟结果（直流和交流），包括不同结构差分对的输出电压、直流增益、带宽等参数比较。
DC仿真结果：
AC仿真结果：
自级联复合结构，其主要优势是晶体管面积更小，输出阻抗更高，相比常规的Cascode结构，其更适合在低压下工作。
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