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1、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6.1BJT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1）理想的恒流源的伏安关系它是平行于
2、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。如果将表示出来，则可以认为即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
3、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的定义可知.即因为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，所以图6.3所示的恒流源模型由BJT基极电流确定。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。图6.4用BJT连接而成的二极管电路恒压源电路图6.4(b)所示的等效电路中忽略了基区体电阻rbb’。图6.4(b)所示电路的交流电阻,可以通过外接电源法求得,为等效电路如6.4
4、(c)所示。可见，图6.4(a)所示的连接方式的交流电阻比发射结和集电结的电阻小β所以这种连接方式在BJT集成电路中得到广泛应用。倍,当然稳压效果更好。下面将重点介绍几种常见的恒流源电路，主要讨论三个方面的内容：电路构成恒定电流的计算内阻的估算1.基本镜像电流源图6.5是基本镜像电流源电路,它是集成电流源设计中的基本模块,其它的电流源电路都是在它的基础上加以改进得到。图6.5基本镜像电流源电路1）电路结构2）电流的计算又因为两个晶体管的基极电压相同，所以在集成电路中，两个晶体管的β也相同，假设Q2工作在放大区，则因此因为β很大，所以式（6.9）可近似为（6.9）这就是图6.5所示电路
5、称为镜像电流源的原因。基本镜像电流源又称为电流镜。（6.8）电路如图6.5所示。[例6.1]目的:设计一个能提供指定输出电流的基本镜像电流源。晶体管参数为当时，输出电流为200uA。求电阻解：由式（6.9）可得由式(6.8)可得说明:输出电流与参考电流之间的差为2%,若提高β,误差会更小。但提高β是有限度的，所以只有通过改变电路结构来改变式（6.9）的关系，从而减小的偏差。的数值还是比较大的，难集成。3）输出电阻图6.5所示电路的交流小信号等效电路如图6.6所示。由图6.6可得,基本镜像电流源的输出电阻图6.6计算基本镜像电流源输出电阻的等效电路另外，电路中的电阻[例6.2]计算基本
6、镜像电流源中,集电极－发射极之间电压的变化对电流源电流的影响。已知电路如图6.5所示,晶体管参数为β=50,电路参数为求当从0.7V变化至5V时的大小。解：由式（6.8）可得由式(6.9)可得由式(6.4)可得输出电流的变化率为说明:虽然在许多电路中,偏置电流的变化率为5%对电路的性能影响不大,但在有些电路中,如模/数转换器中,偏置电流的这个误差就显得很大了。为了减小这个误差，我们必须对基本镜像电流源的结构进行改进，由式（6.4）可知,必须较大幅度地提高电流源的输出电阻。2.改进的镜像电流源提高电流源的精度，可以采用图6.7所示的改进的镜像电流源电路。图6.7.改进的镜像电流源图6.
7、7中,晶体管镜像电流源的两个晶体管基极从参考电流的引入是为了减小基本中分得的电流。的电流比的电流要小很多，因此它的比要小很多。1）电路结构(6.10)又假设处于放大区,所以式(6.10)可表示为(6.11)因此(6.12)而参考电流为(6.13)式中式（6.12）与式(6.9)对比发现，改进的镜像电流源的的精度比基本镜像电流源的精度高。2）电流的计算3）输出电阻与基本镜像电流源相同。3.共射－共基电流源图6.8(a)BJT共射－共基电流源(b)小信号等效电
