北京大学：《集成电路原理与设计 Principle of Integrated Circuits》课程电子教案（模拟集成电路原理与设计）第四章 差分放大器

上一讲 口放大器基础知识 口电阻做负载的共源级 增益有非线性,电阻精度差或面积大 D Ro ut R M D 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 1 上一讲 放大器基础知识 电阻做负载的共源级 增益有非线性，电阻精度差或面积大 A v  g m R D

上一讲 口二极管接法的MOS管做负载的共源级 ◇线性度好,输出摆幅小,增益不能太大(否 则摆幅小、带宽小) M M 2 M M (W/L)1 A,=-∠n(m/D (W/L21+n up(W/L)2 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 2 上一讲 二极管接法的MOS 管做负载的共源级 线性度好，输出摆幅小，增益不能太大（否 则摆幅小、带宽小） A v   ( W / L ) 1 ( W / L ) 2 1 1   2 1 ( / ) ( / ) W L W L A p n v    

上一讲 口电流源做负载的共源级 增益大 D v·M2 M A=-gm(/‖l2 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 3 上一讲 电流源做负载的共源级 增益大 ( || ) v m o1 o2 A   g r r

上一讲 口深线性区MOS管做负载的共源级 输出可以较大(可以为VDD) 令得到精准的R。n2比较困难;受工艺、温度变 化影响比较大,产生稳定、精确的Vb比较 难 M R v N2 DD THP 电M vn。M 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 4 上一讲 深线性区MOS管做负载的共源级 输出可以较大（可以为VDD ） 得到精准的 Ron2比较困难；受工艺、温度变 化影响比较大，产生稳定、精确的Vb比较 难 A v   gm RON2 RON 2  1 n Cox W L     2 ( VDD  Vb  | VTHP |)

上一讲 口带源极负反馈的共源级 令R使G和增益变为gn的弱函数,提高线性 度 ◆输出电阻大 DD OUT=[1+(8m+8mb]Rs +rol 牺牲了增益 qo↓s G R D Ny\Io R 1+g R S 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 5 上一讲 带源极负反馈的共源级  R s 使 G m和增益变为 g m的弱函数，提高线性 度 输出电阻大 牺牲了增益 m S m D v m D g R g R A G R      1 ROUT  [1  (gm  gmb ) r o ] R S  ro

上一讲 DD 口共漏级一源跟随器 M ☆Rin大,Rout中/小,输出摆幅小 增益有百分之几非线性,噪声大 ER PMOS管能消除体效应,提高线 性度,但输出阻抗大,带宽降低; 电压缓冲器、电压平移 DD 1+(8m+8m)R I + M mrS out m1( o1 1+gmI(ro ut o1 O1 8mtgmh 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 6 上一讲 共漏级－源跟随器 Rin大，Rout 中 /小，输出摆幅小， 增益有百分之几非线性，噪声大； PMOS管能消除体效应，提高线 性度，但输出阻抗大，带宽降低； 电压缓冲器、电压平移 m mb out g g R   1           1 1 ( 1 ) 1 1 1 ( ) m S m mb S m S v g R g g R g R A 1 ( ) ( ) 1 1 1 1 1 1 m O O m O O v g r r g r r A  

上一讲 v 口共栅级 ☆Rin小,Rout大 D A=8n(+m)/3 Rn=1/8m(1+m)] r+ R R 1+(8m+gmb)ro (8m+8mb) b Ru=[1+(om+8mb]Rs +ro IRp 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 7 上一讲 共栅级 Rin小，Rout 大 Av gm RD  ( 1 )  1/[ ( 1 )] Rin g m m mb O m mb D m mb O D O in g g r g g R g g r R r R         1 1 ( ) ( ) Rout {[1  (gm  gmb ) ro ] RS  r o} || RD

上一讲 口共源共栅级 ☆Rou大,高增益,屏蔽特性好|A,=gmRD 不足: DD 输出摆幅受一定 影响 D 主要应用 ouT 2 电流源 9mt vin M2 M 共源共栅OPA 折叠共源共栅 out OPA 等 M D R out m 2 mb2)102/ O1 0 2 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 8 上一讲 共源共栅级 Rout大，高增益，屏蔽特性好 A v  g m 1 R D 2 2 2 1 2 [ 1 ( ) ] out m mb O O O R   g  g r r  r 不足： 输出摆幅受一定 影响 主要应用： 电流源 共源共栅OPA 折叠共源共栅 OPA 等

模拟集成电路原理与设计 第4章差分放大器 陈中建 chenziapku. edu.cn 62759620,理科2号楼2617 微电子学系

9 模拟集成电路原理与设计 第 4章 差分放大器 陈中建 chenzj@pku.edu.cn 62759620，理科 2号楼2617 微电子学系

授课内容 绪论,2学时 重要性、一般概念 器件物理基础,2学时 MOSFET结构、IV特性、二级效应、器件模型 单级放大器,5学时 共源、共漏、共栅、共源共栅 EDA系统使用常识 和设计实习实例演示,2学时 做设计实习所需软硬件系统的使用 差动放大器,3学时 定性分析、定量分析、共模响应、吉尔伯特单元 无源有源电流镜,2学时 基本/共源共栅/有源电流镜 放大器的频率特性,4学时 弥勒效应、极点与节点关系、单级放大器频 率特性分析 噪声,4学时 统计特性、类型、电路表示、单级放大器 噪声分析、噪声带宽 期中考试2学时,评卷1学时。习题课若干学时 反馈,6学时 特性、四种反馈结构、负载影响、对噪声的影响 运算放大器,6学时 性能参数、一级运放、两级运放、各指标分析 稳定性和频率补偿,6学时 多极点系统、相位裕度、频率补偿 版图,3学时 叉指、对称、ESD等 北京大学微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理与设计

北京大学微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理与设计 10 授课内容 绪论， 2学时 重要性、一般概念 单级放大器， 5学时 无源/有源电流镜， 2学时 差动放大器， 3学时 放大器的频率特性， 4学时 噪声， 4学时 运算放大器， 6学时 反馈， 6学时 稳定性和频率补偿， 6学时 版图 ， 3学时 共源、共漏、共栅、共源共栅 定性分析、定量分析、共模响应、吉尔伯特单元 弥勒效应、极点与节点关系、单级放大器频 率特性分析 统计特性、类型、电路表示、单级放大器 噪声分析、噪声带宽 特性、四种反馈结构、负载影响、对噪声的影响 性能参数、一级运放、两级运放、各指标分析 叉指、对称、ESD 等 多极点系统、相位裕度、频率补偿 器件物理基础， 2学时 MOSFET结构、IV特性、二级效应、器件模型 基本/共源共栅/有源电流镜 EDA系统使用常识 和设计实习实例演示， 2学时 做设计实习所需软硬件系统的使用 期中考试 2学时，评卷 1学时。习题课若干学时