模拟集成电路 课件.ppt

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1、第5章模拟集成电路基础教学内容：5.3差动放大电路5.2晶体管电流源电路及有源负载放大电路5.4集成运算放大电路5.1概述第5章模拟集成电路基础教学重点：3.差动放大电路的性能分析2.　电流源电路特点和作用4.集成运放的分析依据1.　集成运放的组成和各部分特点集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元器件及它们之间的连线，所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。5.1　概述模拟集成电路的种类很多，主要有:集成运算放大器，集成功率放大器，集成模拟乘法器，集成锁相环

2、，集成稳压器集成电路主要优点:体积小、重量轻、耗电少、可靠性高，已成为现代电子器件的主体。集成电路分两大类:数字IC与模拟IC。5.1　概述（1）集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的，而且受环境温度和干扰的影响后的变化也相同，特别有利于实现对称结构电路。（2）集成工艺制造的电阻、电容数值范围有一定的限制。集成电路中电阻是用半导体材料的体电阻制成的，其阻值一般在几十欧姆到几十千欧姆之间;集成电路中的电容是用PN结的结电容作的。5.1.1集成电路中的元器件特点（3）集成工艺制造晶体管、场效应管最容易，众多数量的晶体管通过一次综合工艺完成。集成晶体管有纵

3、向NPN型管(β值高、性能好)、横向PNP型管(β值低、但反向耐压高)场效应管另外，集成工艺比较容易制造多极晶体管，如多发射极管、多集电极管等。集成二极管、稳压管等一般用NPN管的发射结代替。5.1.1集成电路中的元器件特点1)直接耦合,采用差分电路形式，来提高电路稳定性；3)高增益、高输入电阻、低输出电阻。2）采用较复杂的电路结构来提高电路性能;4）适当利用外接分立元件.如外接大电容;5.1.2集成电路结构形式上的特点集成运放的内部电路结构框图输入级偏置电路输出级中间级输入级—差动放大器大大减少温漂输出级—互补对称功率放大器中间级—电压放大器(共射/共源

4、)增益大偏置电路—由恒流源电路组成5.2电流源电路及有源负载放大电路模拟集成放大电路中，根据集成工艺的特点，偏置电路、集电极或发射极负载等，一般采用晶体管电流源。晶体管电流源的作用：1）做偏置：提供集成运放中各级合适的静态电流；2）做有源负载：可获得高增益、大动态范围。电流源电路是指能够输出恒定电流的电路。处在放大区的晶体管,其发射极和集电极电流具有近似恒流的特性。在集成电路中常用的电流源电路有：镜像电流源、精密电流源、微电流源、比例电流源和多路电流源等。5.2电流源电路及有源负载放大电路1.镜像电流源条件：两管参数对称基准电流IRIR=VCC-UBERI

5、RIC2=IOIC12IB+UBE-IO=IC2=IC1=IR-2IB5.2.1电流源电路2.改进型镜像电流源IR=VCC-2UBER基准电流IRIRIC2=IOIC1IB3+UBE-IE3+UBE-IO=IC2=IC1=IR–IB3与镜像电流源相比，可获得更高的稳定度5.2.1电流源电路3.微电流源IR=VCC-UBER基准电流IRIC2=IOIC1+UBE1-+UBE2-IB1+IB2IE1IE2由电路方程：UBE1-UBE2=IE2Re（2）由BJT电流方程：UBE=UTlnIE/IS（1）得：5.2.1电流源电路IRIC2=IOIC1IB1+IB2

6、IE1IE2+UBE2--+UBE2由电路方程：UBE1+IE1Re1=UBE2+IE2Re即：IE1Re1IE2Re2IC1Re1IC2Re2IR=VCC-UBER+Re1基准电流5.2.1电流源电路4.比例电流源5.多路电流源IR=VCC-UBER+Re1基准电流IRIE1IE2IE3IE4IC4IC3IC25.2.1电流源电路例1在下图电路中,T1、T2管的特性相同,已知:VCC=15V，β1=β2=β，UBE1=UBE2=0.6V。1）试证明当β>>2时，IC2≈IR；2）若要求IC2=28μA，电阻R1应取多大？解：1）有由图可知为镜像

7、电流源由此可见，当β>>2时，IC2≈IR2）如果用恒流源来代替Rc，则由于恒流源的直流电阻不大，故恒流源两端的直流电压并不大，但恒流源的动态交流电阻很大，该交流电阻与交流通道中的Rc等效，Au可以大大提高。由于晶体管和场效应管是有源器件，而上述电路又以它们为负载，故称为有源负载。5.2.2有源共射放大电路IRIC1IC2uIuO恒流源的特点:直流电阻不大，而动态交流电阻很大。UCEQICQUCE0130IC/mAUCE/ViCQ5.2.2有源共射放大电路Q'rbe2Ib2=0.用恒流源来代替Rc，既能获得稳定的直流偏置，同时可以大大提高Au。5.2

8、.2有源共射放大电路Ui•+_Ib•rce1rbe1Ib•Ic•