6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术

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1、6.1模拟集成电路中的直流偏置技术6.1.1BJT电流源电路6.1.2FET电流源1.镜像电流源2.微电流源3.高输出阻抗电流源4.组合电流源1.MOSFET镜像电流源2.MOSFET多路电流源3.JFET电流源把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路。1.就集成度分：小规模﹑中规模﹑大规模﹑超大规模（每块芯片上可有上亿个元件）2.就导电类型分：双极型﹑单极型﹑两者兼容型3.就功能分：数字集成电路﹑模拟集成电路集成电路：分类：由于制造工艺上的原因，模拟集成电路与分立元件电路相比有以下特点：（1）电阻和电容的值不宜做得太大，电路结构上采用直

2、接耦合方式由于集成电路中，电阻是利用NPN管的基区体电阻构成，电阻值的范围一般为几十欧~10千欧左右，阻值范围不大，且阻值精度不易控制，误差可达10%~20%。所以，若需要高阻值电阻，可用BJT或FET等组成的恒流源代替，或采用外接电阻的方法。电容则采用PN结的结电容构成，约在100PF以下，误差也较大，因此电路结构只能采用直接耦合方式。电感的制造则更加困难。集成电路的特点（2）为克服直接耦合电路的温度漂移，常采用差分式放大电路作为输入级（3）尽量采用BJT（或FET）代替电阻﹑电容和二极管等元件在集成电路制造工艺中，制造三极管（特别是NPN管）比制造其他元件

3、容易，且占用面积小，性能好。因此常用BJT（或FET）构成恒流源作偏置电阻；将BJT的基极和集电极短接构成二极管﹑稳压管等；用复合管﹑共射—共基﹑共集—共基等组合电阻来改善单管电路的性能。6.1.1BJT电流源电路1.镜像电流源T1、T2的参数全同即β1＝β2，ICEO1＝ICEO2当BJT的β较大时，基极电流IB可以忽略Io＝IC2≈IREF＝代表符号IC2相当于基准电流IREF的镜像存在问题：当β不够大时，IC2与IREF差异较大6.1.1BJT电流源电路1.镜像电流源动态电阻一般ro在几百千欧以上IREFIC1IC2IBT1T2RVccT3IB2IB1I

4、C2≈IREFIC2与IREF互为镜像改进：带缓冲的镜像电流源：镜像电流源电路适合用于较大工作电流（mA级）的场合，若需要IC2↓→R↑，在集成电路中不易实现。IREF=利用T3的电流放大作用，减小IB对IRFE的分流作用，提高IC3与IRFE互成镜像的精度R2.比例恒流源电路在镜象恒流源电路的基础上，增加两个发射极电阻，使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系，即可构成比例恒流源。其电路如图6.3所示。图比例恒流源∴IE2Re2=VBE1－VBE2∵IE2Re2+VBE2=VBE1（KVL方程）IE2=（VBE1－VBE2）/Re2=⊿VBE/Re2≈IC2

5、∵⊿VBE的数值很小∴IC2亦很小，故称为微电流源IREF≈Vcc+VEE/R当电源变化时→IREF变化→⊿VBE变化很小→IC2变化很小（远小于IREF的变化）∴IC2较稳定3.微电流源A1和A3分别是T1和T3的相对结面积动态输出电阻ro远比微电流源的动态输出电阻为高6.1.1BJT电流源电路4.高输出阻抗电流源6.1.1BJT电流源电路5.组合电流源T1、R1和T4支路产生基准电流IREFT1和T2、T4和T5构成镜像电流源T1和T3，T4和T6构成了微电流源6.电流源作有源负载共射电路的电压增益为：对于此电路Rc就是镜像电流源的交流电阻，一般在几百千欧

6、以上因此增益为比用电阻Rc作负载时提高了。放大管镜像电流源镜像电流源镜像电流源6.1.2FET电流源1.MOSFET镜像电流源当器件具有不同的宽长比时（=0）ro=rds2MOSFET基本镜像电路流6.1.2FET电流源1.MOSFET镜像电流源用T3代替R，T1~T3特性相同，且工作在放大区，当=0时，输出电流为常用的镜像电流源6.1.2FET电流源2.MOSFET多路电流源6.1.2FET电流源3.JFET电流源(a)电路(b)输出特性