第三章模拟集成基本单元电路 §31集成电路(c)中的电流源 §32带电流源(恒流源)的放大电路 §33差动(差分)放大电路的特性与分析 S34乙类推拍输出级电路与功率放大器 返回
第三章 模拟集成基本单元电路 §3.1 集成电路（IC）中的电流源 §3.2 带电流源（恒流源）的放大电路 §3.3 差动（差分）放大电路的特性与分析 §3.4 乙类推挽输出级电路与功率放大器 返回
§3.1集成电路(c)中的电流源 3.1.1BJT参数的温度特性 312主要镜像电流源 返回
§3.1 集成电路（IC）中的电流源 3.1 .1 BJT参数的温度特性 3.1.2 主要镜像电流源 返回
3.1.1BJT参数的温度特性 C T个→基区扩散速度→复合→>方 G 0B=(0.5-1)/|c0 aT 2 CBO T↑少子浓度→l→1m=(1+B)l CE CBO T)=lcBo(T×2 即增加一倍/10° B B 3 UBE 个↑→禁带宽崽→>PN结接触电位→U AU ≈2.InV AT BE 休息1休息2 返回
· i C IC G F · Q/ i C · Q IC UCE G F 1. β T →基区扩散速度 →复合 →β ( ) 0 0.5 1 c T = − 2. ICBO T → 少子浓度 →I CB0 →I CE0=（1+β）I CB0 ICBO(T)= ICBO(T0 ) 1 0 T T0 2 − 即增加一倍／100 3 UBE T → 禁带宽度 → PN 结接触电位 → UBE 0 BT c 2.1mV T U B UBE IB · Q i B A Q/ · 3.1 .1 BJT参数的温度特性 休息1 休息2 返回
3.1.1BJT参数的温度特性 4.BJT参数的温度特性对放大器工作点的影响 G 一般有: 放大器 输入直流负载线 T个 外电路元件输出直流负载线 不变 B个→输出特性曲线间距拉大a lca个LcE。↑>输出特性曲线上移 va输入特性曲线左移a 休息1 休息2 为了稳定放大电路中工作点Q的稳定性,在集成电路中多采用镜像电流源 等电路来实现偏置,能使放大电路的工作不随温度、负载及电源的变化而变化。 返回
4 . BJT 参数的温度特性对放大器工作点的影响 一般有： 为了稳定放大电路中工作点 Q 的稳定性，在集成电路中多采用镜像电流源 等电路来实现偏置，能使放大电路的工作不随温度、负载及电源的变化而变化。 β → 输出特性曲线间距拉大 → Q ICBO → I CEO → 输出特性曲线上移 → Q VBE → 输入特性曲线左移 → Q 对 放大器 输入直流负载线 外电路元件 输出直流负载线 T 不变 休息2 休息1 · i C IC G F · Q/ i C · Q IC UCE G F 3.1 .1 BJT参数的温度特性 返回
3.12主要镜像电流源 1.基本镜像电流源: C (1)电路结构: T1和T2为NPN型对管,要求对称(匹配) 即:rls=lx=ls BI B=B2=B BEI UBEUBE 电路仿真 为参考电路确定参考电流I T2:提供稳定的偏置电流I2 即:为放大电路提供稳定的偏置电流 返回休息1休息2
EC 3.1.2 主要镜像电流源 １． 基本镜像电流源： (1)电路结构： + UBE — IR IC1 IC2 I IB2 B1 A：T1 和 T2 为 NPN 型对管，要求对称（匹配） 即： IS1=IS2=IS β1=β2=β UBE1= UBE2=UBE IB1= IB2= IB ， T1：为参考电路 ,确定参考电流 IR T2：提供稳定的偏置电流 IC2 即：为放大电路提供稳定的偏置电流 I C2 电路仿真 返回 休息1 休息2
主要镜像电流源 1.基本镜像电流源: (2)电路分析: C 因为UBEr=UBE2=UBE,IBr=IB2=IB 2 所以Icr=lc2=sexp BI 又因为IR=l+2=l1+ B+2 B B 当B>>1的:IC2IR 而IR BE E R R 返回休息1休息2
EC 因 为 UBE1= UBE2= UBE ,IB1=IB2=IB 所 以 IC1=IC2=IS exp T BE U U 又因为 + = = + = + 2 I 2 I I 2I I 1 R C1 B C1 C1 ( ) + = + = = 2 I 2 I I I R R C 1 C 2 当β>>1 时: IC2 IR 而 R E R E U I C B E C R − = 二 主要镜像电流源 １． 基本镜像电流源： （2）电路分析： + UBE — IR IC1 IC2 2IB I IB2 B1 返回 休息1 休息2
1基本镜像电流源: C (3)讨论 21 (4)电流源的输出电阻 4输出电阻等于T2管的输出电阻 相对较小(U/4为 Early电压,较大) (5)UCEr=UBE≠UlCE2 T1和T2工作状态不对称 C2 C(n+1 (n+1)l T2 T4 Tn+1) 休息1休息2返回
1 基本镜像电流源： EC （3）讨论 ⅰ: I C2 I R 镜像关系 ⅱ: R E I C R 参考电流与晶体管参数无关，稳定 ⅲ： 另外， I R -IC2=2IB 存在误差 ∴相对误差= 2 I I I 2 2 C R C = − ∴ 当β较小时,带动多个输出电流时, (例如 n 个), 绝对误差为(n+1)IB , n 个输出电流时的 相对误差= (n+1) /β + UBE — IR IC1 IC2 2IB I IB2 B1 (4)电流源的输出电阻 r0=rce2= C2 A I U 输出电阻等于 T2管的输出电阻， 相对较小（UA为 Early 电压，较大） (5)UCE1=UBE≠UCE2 T1和 T2工作状态不对称 ro IC4 IR IC3 IC（n+1） IC2 （n+1）IB 休息1 休息2 IC2 IC3 IC4 IC（n+1） 返回
2.精密镜像电流源 (1)电路结构: 用T3代替了基本电流源电路中的短路线 R (2)电路分析: 同理有:UBEr=UBE2=UBE CI BE I=(2Is即Ur BE 而 ,CI IB3=CI1+B 十 E3 Ipi+B2 电路仿真 1+B3 21 十 B=L1+ 1+ R 1+B3 1+B B+B T2 CI 1+ p(+B 棋其中:B=B2=B=日,注意:I=C2) 休息1休息2 返回
EC 2．精密镜像电流源 （1） 电路结构： 用 T3代替了基本电流源电路中的短路线 (2) 电路分析： 同理有：UBE1=UBE2=UBE ∴ IC1=IC2=IS exp T BE U U ( ) + = + + = + + = + + = + 1 2 I 1 2 I 1 1 2 I 1 1 2I I C1 C1 2 C1 3 B C1 ∴ ( ) R R C1 I 1 2 1 I I + + = 而， 3 B1 B2 c1 E3 R C1 B3 C1 1 I I I 1 I I I I I + + = + + = + = + (其中：β1 =β2 =β3 =β, 注意：IC1=IC2 ) + UBE — IR IC1 IC2 I IB2 B1 IE3 I B3 电路仿真 休息1 休息2 EC 返回
二主要镜像电流源 E 2.精密镜像电流源 (3)讨论:iIc2 R R C2 2 BE3HE3 C2 B(1+B) UCEIT1 T2 精度提高了约β倍 BE2 (4)输出电阻 ra=4较小,易受负载波动的影响。 Ear小 n (s) CE=UBE+BE2≠UcE→lc=lsep CE 效应 U BE1+UA T ∴lc1≠lC2会产生误差 休息1休息2返回
EC + UBE — IR IC1 IC2 I I B2 B1 IE3 I B3 二 主要镜像电流源 2．精密镜像电流源 (3) 讨论： i: C 2 R I I ii: ( + ) = − 1 2 I I I C 2 R C 2 精度提高了约β倍 (4) 输出电阻 C 2 A ce I U r = 较小，易受负载波动的影响。 (5) = + = + A CE T BE C S Early CE1 BE3 BE2 CE2 U U 1 U U U U U U I I exp 效 应 ∴ C 1 C 2 I I 会产生误差 ro + UCE1 - UBE3 UBE2 休息1 休息2 返回
主要镜像电流源 3.高输出阻抗串接镜像电流源 E (1)电路结构:由两个基本电流源电略串接而成。| 2I (2)电路分析:1n=EC=20m R BEl T4 R β+2 BE3 (3)rn忽略 2 2 电路仿真 考虑ru2r≈0.5Brm2 由于T4动态电阻r4引入了强电流负反馈使 输出电阻r增加β倍,抗负载波动的能力强 休息1体息2返回
EC 二 主要镜像电流源 3． 高输出阻抗串接镜像电流源 (1) 电路结构：由两个基本电流源电路串接而成。 (2) 电路分析： R E 2U I C BE R − = + = − = 2 I I 2 I I C 2 R B R (3) r0 忽略 rμ2 : r0≈β2 rce2 考虑 rμ2 : r0≈0.5β2 rce2 由于 T4动态电阻 rce4引入了强电流负反馈使 输出电阻 ro增加β倍，抗负载波动的能力强。 IC1 IR IC2 2I B ro UBE1 UBE3 电路仿真 休息1 休息2 返回