第六章 模拟集成单元电路 ●● ●●●●●● ●●●●●●●● ●●●●●●●
第六章 模拟集成单元电路
■集成电路 模拟集成电路 数字集成电路 混合集成电路 ■模拟集成电路 运算放大器 宽带放大器 功率放大器 模拟乘法器 电压比较器 电压调整器 专用模拟集成电路等 ●● ●●●●●● ●●●●●●●● ●●●●●●●
◼ 集成电路 模拟集成电路 数字集成电路 混合集成电路 ◼ 模拟集成电路 运算放大器 宽带放大器 功率放大器 模拟乘法器 电压比较器 电压调整器 专用模拟集成电路等
61集成电流源 ■分离元件放大电路:电阻多,电容多。 ■集成放大电路:电阻、电容集成难度大。 偏置电路:恒流源(BJT和FET恒流源) 恒流源偏置的放大电路 ■恒流源一直流电流源一电流源。 ●● ●●●●●● ●●●●●●●● ●●●●●●●
6.1 集成电流源 ◼ 分离元件放大电路：电阻多，电容多。 ◼ 集成放大电路：电阻、电容集成难度大。 偏置电路：恒流源（BJT和FET恒流源） 恒流源偏置的放大电路 ◼ 恒流源－直流电流源－电流源
6.1.1双极型晶体管电流源 A.恒流源作为直流偏置在电路中的连接方式 ■BJT用作线性放大器 时必须偏置于放大区, ■直流偏置由电压源和 电阻构成。 偏置也可以是电流源, 由它确定静态集电极 电流,如图61所示。 C 图61BT用作线性8●
6.1.1 双极型晶体管电流源 ◼ BJT用作线性放大器 时必须偏置于放大区， ◼ 直流偏置由电压源和 电阻构成。 ◼ 偏置也可以是电流源， 由它确定静态集电极 电流，如图6.1所示。 图6.1 BJT用作线性放大器 A. 恒流源作为直流偏置在电路中的连接方式
B.恒流源的伏安关系 1)理想的恒流源的伏安关系 ■它是平行于电压轴的一条 直线:电流是恒定值,但 两端的电压可以为任意值。 ■端电压的大小由与它相连 接的外部电路决定。 图6.2(a)理想恒流源伏安特性曲线 ●● ●●●●●● ●●●●●●●● ●●●●●●●
1）理想的恒流源的伏安关系 ◼ 它是平行于电压轴的一条 直线：电流是恒定值，但 两端的电压可以为任意值。 ◼ 端电压的大小由与它相连 接的外部电路决定。 图6.2(a) 理想恒流源伏安特性曲线 B. 恒流源的伏安关系
2)实际恒流源的伏安关系 △y Ai Av =一一很大 图62(b)实际的恒流源的伏安关系 ●●●●00● ●●●●●● ●●●●●●●● ●●●●●●●
图6.2(b) 实际的恒流源的伏安关系 2）实际恒流源的伏安关系
C.实际恒流源的内阻 直线段的斜率为 △ 当斜率趋于零时,它就趋近于理想电流源,因此, 我们总是希望这个斜率越小越好。如果将△i △ 表示出来,则可以认为= 即 △v △i I0是恒流源的交流等效电阻,常称为恒流源的内阻。 ●● ●●●●●● ●●●●●●●● ●●●●●●●
直线段的斜率为 v i 当斜率趋于零时，它就趋近于理想电流源，因此， 。 我们总是希望这个斜率越小越好。如果将 v i 表示出来，则可以认为 0 r 1 v i ＝ 即 0 v r i ＝ r 0 是恒流源的交流等效电阻，常称为恒流源的内阻。 C. 实际恒流源的内阻
D.实际恒流源的模型 ■至此,我们得到实际恒流源的模型如图62(c) 所示。要想实际恒流源接近理想恒流源,则希 望内阻越大越好。 注意:图62(c)所示的模型是 一个直流和交流混合的等效模νn 型,在交直流分开分析时,应 注意将它们分开。 图62(c)实际恒流源的模型 ●●●●00● ●●●●●● ●●●●●●●● ●●●●●●●
◼ 至此，我们得到实际恒流源的模型如图6.2(c) 所示。要想实际恒流源接近理想恒流源，则希 望内阻越大越好。 注意：图6.2(c)所示的模型是 一个直流和交流混合的等效模 型，在交直流分开分析时，应 注意将它们分开。 图6.2(c) 实际恒流源的模型 D. 实际恒流源的模型
■BJT工作在放大区时的一根输出特性曲线的方 程为 放大区 +o ic=lcS+x(VcE-VcES) △v CE △ Ics △v 因为VEs<<cE 所以 Ⅰ+ CE CES a)伏安特性曲线 (b)模型 图63输出特性曲线和恒流源模型。° ●●●●●●●● ●●●●●●●
◼ BJT工作在放大区时的一根输出特性曲线的方 程为 ( ) i i C C CS CE CES CE v V v I − ＝ ＋ CE v VCES CE I v 0 C CS r 1 i ＝ ＋ 因为 所以 图6.3 输出特性曲线和恒流源模型
■由第二章的厄利电压V的定义可知 △, ,+V 即 CEO Q 因为VmQ<4所以可近似表示为 可知,恒流源内阻可由BJT集电极直流电流近似确定 因为BJT在放大区,(g=Bn 所以图63所示的恒流源模型由BJT基极电流B0确定 而基极电流又是由发射结电压决定,在集成电路中,所 有恒流源的实现电路都是通过控制发射结电压来实现的。 ●●●●00● ●●●●●●●● ●●●●●●●
◼ 由第二章的厄利电压 的定义可知. VA CEQ CQ V I + CE A C v V i ＝ CQ 0 I r VA +VCEQ 即 ＝ 因为 VCEQ VA 所以 r 0 可近似表示为 CQ 0 I r VA ＝ 可知,恒流源内阻可由BJT集电极直流电流近似确定 因为BJT在放大区， CQ BQ I = I 所以图6.3所示的恒流源模型由BJT基极电流 BQ I 确定 。 而基极电流又是由发射结电压决定，在集成电路中，所 有恒流源的实现电路都是通过控制发射结电压来实现的