第七章 模拟集成电路 2019年4月15日 1
第七章 模拟集成电路 1 2019年4月15日
§7-1模拟集成电路的电流源 §7-2差分式放大电路 §7-3集成电路运算放大器 §7-4集成电路运算放大器的主要参数 §7-5放大电路中的噪声与王扰 2
§7-1 模拟集成电路的电流源 §7-2 差分式放大电路 §7-3 集成电路运算放大器 §7-4 集成电路运算放大器的主要参数 §7-5 放大电路中的噪声与干扰 2
集成电路 在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器 件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路， 称为集成电路。 模拟集成电路种类繁多，有运算放大器、宽频带放 大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁相环、模 数和数模转换器、稳压电源和音像设备中常用的其 他模拟集成电路等。 模拟集成电路一般是由一块厚约0.2-0.25mm的P型 硅片制成，称为基片。基片上可以做出包含有数十 个或更多的BT或FET、电阻和连接导线的电路
集成电路 ❖ 在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器 件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路， 称为集成电路。 ❖ 模拟集成电路种类繁多，有运算放大器、宽频带放 大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁相环、模 数和数模转换器、稳压电源和音像设备中常用的其 他模拟集成电路等。 ❖ 模拟集成电路一般是由一块厚约0.2-0.25mm的P型 硅片制成，称为基片。基片上可以做出包含有数十 个或更多的BJT或FET、电阻和连接导线的电路。 3
模拟集成电路的特点 ()电路结构与元件参数具有对称性 各元件在同一硅片上，通过相同的工艺过程制造， 温度均一性好。 (2)用有源器件代替无源器件 在集成电路中，高阻值的电阻多用B)T或FET等有 源器件组成的恒流源电路来代替 (3)采用复合结构的电路 由于复合结构电路的性能较佳，因而在集成电路中 多采用复合管、共射共基、共集-共基等组合电路。 (4)级间采用直接耦合方式 (5)采用BT的发射结构成二极管 二极管多用作温度补偿元件或电位移动电路
模拟集成电路的特点 (1)电路结构与元件参数具有对称性 各元件在同一硅片上，通过相同的工艺过程制造， 温度均一性好。 (2)用有源器件代替无源器件 在集成电路中，高阻值的电阻多用BJT或FET等有 源器件组成的恒流源电路来代替。 (3)采用复合结构的电路 由于复合结构电路的性能较佳，因而在集成电路中 多采用复合管、共射-共基、共集-共基等组合电路. (4)级间采用直接耦合方式 (5)采用BJT的发射结构成二极管 二极管多用作温度补偿元件或电位移动电路。 4
§7-1模拟集成电路的电流源 在模拟集成电路中，电流源是一种广泛地使用单元 电路，它为放大电路提供稳定的偏置电流，或作放大电 路的有源负载
§7-1 模拟集成电路的电流源 在模拟集成电路中，电流源是一种广泛地使用单元 电路，它为放大电路提供稳定的偏置电流，或作放大电 路的有源负载。 5
人Ic Ie R3 0 VCE VEE (a) (b) 单管电流源电路 (a)晶体管的恒流特性；(b)恒流源电路； (c)等效电流源表示法 6
6 IC 0 IB VCE R1 R2 IC R3 VEE IC Ro (a) (b) 单管电流源电路 (a)晶体管的恒流特性；(b)恒流源电路； (c)等效电流源表示法
镜像电流源 QVac 设T1、T,的参数完全相同，即 B1=B2,ICEOFICEO2,由于有相 同的基-射极间电压(VBE1=VsE2), IE1=lE2,Ic1=lc2。 当BJT的较大时，基极电流IB 可以忽略，T2的集电极电流Ic2 近似等于基准电流IREF,即 la-lae R 7
镜像电流源 7 设T1、T2的参数完全相同，即 1= 2，ICEOl=ICEO2，由于有相 同的基-射极间电压(VBE1=VBE2 )， IE1=IE2，IC1=IC2。 当BJT的较大时，基极电流IB 可以忽略，T2的集电极电流IC2 近似等于基准电流IREF，即 R V R V V I I CC BE CC C REF − = = 2
镜像电流源 当不够大时，lc2与lREF就存 在一定的差别，为了弥补这一 不足，接入T3。利用T3的电流 放大作用，减小了IB对lREF的 分流作用，从而提高lc2与lREF 互成镜像的精度。 j 为了避免T3的电流过小而使B 下降，在T3的射极加Re3使E3 增大。 名 镜像电流源电路适用于工作电 流较大(mA)的场合，若需减 少lc2的值(A),要求R的值很 大，这在集成电路中难以实现。 6
镜像电流源 ❖ 当 不够大时， I C 2 与 IREF就存 在一定的差别，为了弥补这一 不足，接入 T3。利用 T3的电流 放大作用，减小了 I B 对 IREF 的 分流作用，从而提高 I C 2 与 IREF 互成镜像的精度。 ❖ 为了避免 T3的电流过小而使 3 下降，在 T3的射极加 R e 3 使 I E 3 增大。 ❖ 镜像电流源电路适用于工作电 流较大 (mA )的场合，若需减 少 I C 2的值 (A )，要求 R的值很 大 ,这在集成电路中难以实现。 8
R Ic4 T5 T2 T3 Tl T4 多路镜像电流源 9
9 UC C R r Ir T 1 IC 4 T 4 T 2IC 2 T 3IC 3 T 5 多路镜像电流源
微电流源 在T2的射极电路接入电阻Re2,当 基准电流REF一定时，Ic2为： VBEI-VBE2 =AVBE IE2Re2 △VBE R2 利用两管基-射极电压差AVE可以控 制输出电流Ic2。由于AVE的数值小， 故用阻值不大的R2即可获得微小的 工作电流，称为微电流源。 当电源电压VcC发生变化时，IREF以及AVBE也将发生 变化。由于R2为数千欧，使VBE2<VEI,以致T2的 '2值很小而工作在输入特性的弯曲部分，则业2的变 化远小于IRE的变化。 10
微电流源 ❖ 在T2的射极电路接入电阻Re2，当 基准电流IREF一定时， IC2为： 10 2 2 2 1 2 2 2 e BE C E BE BE BE E e R V I I V V V I R = − = = ❖ 利用两管基-射极电压差VBE可以控 制输出电流IC2 。由于VBE的数值小, 故用阻值不大的Re2即可获得微小的 工作电流，称为微电流源。 ❖ 当电源电压VCC发生变化时，IREF以及VBE也将发生 变化。由于Re2为数千欧，使VBE2 <<VBE1，以致T2的 VBE2值很小而工作在输入特性的弯曲部分，则IC2的变 化远小于IREF的变化