模拟与模数混合集成电路

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1、1第15章模拟与模数混合集成电路15.1放大器15.2振荡器(Oscillator)15.3数模转换器DAC15.4模数转换器ADC2模拟集成电路与模数混合集成电路模拟集成电路和模数混合集成电路设计是当今微电子学的重点和难点.模拟电路的种类很多.常用的可集成实现的模拟电路包括:小信号放大器,功率放大器,运算放大器调制解调器,混频器,振荡器,有源滤波器,A/D-D/A转换器等.315.1.1小信号放大器简单反相放大器可变增益放大器15.1放大器图15.14全差动放大器差动输入单端输出放大器图15.15小信号放大器的特点6电感负

2、载放大器与电容源级耦合放大器补充7输入缓冲(补充)放大输入的PCML信号幅度，调节直流电平，提供输入匹配8输出缓冲(补充)用限幅放大器提供差分PCML输出信号915.1.2限幅放大器图15.3BJT差分放大器差分输出特性曲线图15.210限幅放大器的工作原理限幅公式的推导：11图15.5MOS差分放大器差模特性曲线图15.41213级连限幅放大器14级连限幅放大器1515.1.3运算放大器CMOS运放在VLSI内部实现时,主要特性与通用的单独运放相比,只能达到中等水平.例如,其典型的电压增益为1000-20000.图15.9运

3、算放大器电路1615.2振荡器图15.10(a)LC振荡器(b)张弛振荡器,(c)环形振荡器17图15.11环形振荡器的延迟单元:(a)有源负载差动放大,(b)CMOS反相放大,(c)源级电容耦合放大1815.2振荡器图15.13RC网络型环形压控振荡器原理电路19图15.14矢量叠加型环行VCO20PLL输出频谱相位噪声-81dBc/Hz@1M2115.3数模转换器（DAC）15.3.1原理N位数字量:D=b12-1+b22-2+….+bN2-Nb1:最高有效位(MSB)系数bN:最低有效位(LSB)系数对应模拟量:A=KV

4、refD分辨率:A=KVref2-N2215.3.2方框图图15.15D/A变换器方框图2315.3.3电路举例例一：串联电阻分压D/A变换器图15.16串联电阻分压D/A变换器电路图24表15.125图15.17并联电容分压D/A变换器电路图26特点:并联电容分压网络代替串联电阻网络数字非量通过PMOS接Vdd(=KVref),或通过NMOS接0V(地)输出电压Vout=VddCeq/CC=C+C/2+C/4+C/4=2C(C=C+C2-1+C2-2…+C21-N+C2-N)Ceq为接到Vdd的等值电容并联电容分压D/A变

5、换器2715.4模数转换器（ADC）模拟量VA用N位数字量D近似VA=DVFS=(b12-1+b22-2+…+bN2-N)VFSVFS:满量程输出电压b1,b2,...bN:各位二进制数的系数量化精度:V=VFS2-N15.4.1原理2815.4.2并联式ADC优点:高速缺点:电路规模按2N增加应用:高速低量化精度场合图15.182915.4.3逐次逼近式A/D变换器优点:高转换位数:10-12缺点:低速.应用:低速高量化精度场合原理方框图电路图图15.19图15.20