模拟集成电路中常用的单元电路

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1、第八章模拟集成电路中常用单元电路10/7/2021韩良1§8-1恒流源电路恒流源电路的基本工作原理是基于一定的参考电流，提供一个与参考电流成一定比例关系的恒定电流。恒流源电路是模拟集成电路中非常重要、广泛应用的单元电路之一。由于它能提供恒定的工作电流和很高的动态电阻，常常用于提供稳定的偏置电流和做放大器的负载电阻，以便获得稳定的电路性能和大的增益。10/7/2021韩良2思考题1.恒流源单元电路有哪些种类？各自的特点有哪些？2.恒流源作为有源负载有哪些特点？3.设计恒流源时应注意哪些问题？10/7/2021韩良38

2、.1.1npn恒流源电路1.基本型电流镜恒流源设T1和T2完全相同则：Ib1/Ib2=Ic1/Ic2因此：Ir=Ic1+Ib1+Ib2=Io+2Ib2=Io(+2)/VRrIrIoT1T2Ib1Ib2因为：>>1所以：IrIoIr=(V-VBE)/Rr10/7/2021韩良48.1.1npn恒流源电路1.基本型电流镜恒流源该电路具有温度补偿作用：温度IoIoIc1IrVR(IrRr)VbIbVRrIrIoT1T2Ib1Ib210/7/2021韩良58.1.1npn恒流源电路2.面积比恒流源设T1和T2发射结面

3、积为AE1和AE2则：Ib1/Ib2=Ic1/Io=AE1/AE2而：Ir=Ic1+Ib1+Ib2则:Ir=Io(AE1/AE2+AE1/AE2+1)/因为：>>1，AE1/AE2值较小所以：IrIoAE1/AE2即：Io/Ir=AE2/AE1VRrIrIoT1T2Ib1Ib210/7/2021韩良68.1.1npn恒流源电路3.小电流恒流源(Widlar电流源)Ib1Ib2VRrIrIoT1T2R2VBE1=IE2R2+VBE2则：IE2R2=VBE1–VBE2=VTln(IE1/IE2)因此近似有：Io=

4、(VT/R2)ln(Ir/Io)根据已知的Ir和需要的Io，就可以求出要设计的R2。其中：VT=KT/q(热电压)10/7/2021韩良78.1.1npn恒流源电路4.多支路恒流源VRrIrIo1T1T2Io2T3IoNTN+1设晶体管均相同，则：Ir=Ic1+(1+N)Ib=Io+(1+N)Io/即：Io/Ir=/[+(1+N)]可见，支路数增加，会使Io与Ir的差值增大。10/7/2021韩良88.1.1npn恒流源电路5.带有缓冲级的恒流源VRrIrIoT1T2V’T0设晶体管均相同，则：Ir=Ic1+I

5、b0=Io+IE0/(+1)而：IE0=Ib1+Ib2=2Ib2=2Io/可见，Io与Ir的差值明显减小。则：Ir=Io+2Io/(+1)=Io[1+2/(+1)]10/7/2021韩良98.1.1npn恒流源电路5.带有缓冲级的恒流源VRrIrIo1T1T2Io2T3IoNTN+1V’T0设晶体管均相同，则：Ir=Ic1+Ib0=Io+IE0/(+1)而：IE0=(1+N)Io/可见，Io与Ir的差值明显减小。则：IoIr=2+2++N+110/7/2021韩良108.1.1npn恒流源电路

6、6.具有补偿作用的恒流源(Wilson电流源)VRrIrIoT1T2T3IbIb2IbIb3Ie3Ic1Ic210/7/2021韩良118.1.1npn恒流源电路6.具有补偿作用的恒流源(Wilson电流源)VRrIrIoT1T2T3IbIb2IbIb3Ie3Ic1Ic2IoIr=2+22+2+2这种电流源不仅使Io与Ir的差值非常小，而且还具有负反馈补偿特性，更有利于工作点的稳定。补偿过程:当由于某种原因使Io增大，则Ie3Ic2Ic1。而Ir=Ic1+Ib3不变，则Ic1Ib3Io。10/7/2021韩良

7、128.1.1npn恒流源电路7.版图举例IrIoGNDGNDIrIoGNDIrIoIrIo10/7/2021韩良138.1.2pnp恒流源电路1.概述在双极型模拟集成电路中，经常是npn管和pnp管互补应用，因此pnp恒流源同样得到广泛的应用。pnp恒流源电路形式与npn恒流源相同，只是改变电源的接法和电流方向。值得注意的是PNP恒流源一般是由横向PNP管组成，而横向PNP管的增益（）远远小于NPN管的增益（），因此，PNP恒流源中Io与Ir的近似程度较大。10/7/2021韩良14IrIo1T1T2RrT3V

8、DDIrIo1T1T2RrIo2T3VDDIrIo1T1T2RrVDDIrIo1T1T2RrIo2T3VDDVDDVDD8.1.2pnp恒流源电路2.单元电路图举例10/7/2021韩良158.1.2pnp恒流源电路2.单元电路图举例IrIo1T1T2RrVDD10/7/2021韩良168.1.2pnp恒流源电路2.单元电路图举例IrIo1T1