第七章 模拟集成电路中常用的单元电路ppt课件.ppt

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1、第七章模拟集成电路中常用单元电路1§7-1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放大器的负载电阻，以便获得稳定的电路性能和大的增益。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？37.1.1npn恒流源电路1.基本型电流镜恒流源设T1和T2完全相同，均工作在放大区。则：Ib1/Ib

2、2=Ic1/Ic2因此：Ir=Ic1+Ib1+Ib2=Io+2Ib2=Io(+2)/VRrIrIoT1T2Ib1Ib2因为：>>1所以：IrIo47.1.1npn恒流源电路2.面积比恒流源设T1和T2发射结面积为AE1和AE2，其它条件完全相同，均工作在放大区。则：Ib1/Ib2=Ic1/Io=AE1/AE2因此：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/AE1VRrIrIoT1T2Ib1Ib257.1.1n

3、pn恒流源电路3.电阻比恒流源Ib1Ib2VRrIrIoT1T2R1R2IE1R1+VBE1=IE2R2+VBE2IE1R1=IE2R2+VBE2-VBE1IE1R1IE2R2因此：Ir=IE1+IE2/(+1)=IE2[R2/R1+1/(+1)]所以:IrIoR2/R1即:Io/Ir=R1/R2设T1和T2完全相同，均工作在放大区。67.1.1npn恒流源电路4.小电流恒流源Ib1Ib2VRrIrIoT1T2R2VBE1=IE2R2+VBE2则：IE2R2=VBE1–VBE2=VTln(IE1/IE2)因此近似有：Io=(VT/R2)ln

4、(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)设T1和T2完全相同，均工作在放大区。77.1.1npn恒流源电路5.多支路恒流源VRrIrIo1T1T2Io2T3IoNTN+1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。设晶体管均相同，均工作在放大区。87.1.1npn恒流源电路6.带有缓冲级的恒流源VRrIrIo1T1T2Io2T3IoNTN+1V’T0则：Ir=Ic1+Ib0=Io+IE0/(+1)

5、而：IE0=(1+N)Io/可见，Io与Ir的差值明显减小。则：IoIr=2+2++N+1设晶体管均相同，均工作在放大区。97.1.1npn恒流源电路7.具有补偿作用的恒流源VRrIrIoT1T2T3IbIb2IbIb3Ie3Ic1Ic2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。则：IoIr=2+22+2+2设晶体管均相同，均工作在放大区。107.1.1npn恒流源电路8.版图举例

6、IrIoGNDGNDIrIoGNDIrIoIrIo117.1.2pnp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。127.1.2pnp恒流源电路2.单元电路图举例IrIo1T1T2RrT3VDDIrIo1T1T2RrIo2T3VDDIrIo1T1T2RrVDDIr

7、Io1T1T2RrIo2T3VDDVDDVDD137.1.2pnp恒流源电路3.单元版图举例147.1.3MOS型恒流源电路1.基本电流镜恒流源M1M2IrIo1Io2M3M1M2IrIo1Io2M3Vcc只要使MOS管都工作在饱和区(忽略沟道长度调制），由：nCox2IDS=WL(VGS-VT)2Ir:Io1:Io2=::WL)1(WL)2(WL)3(得：Ir一定，Io与输出端电压无关。如沟道长度取一定值，则取决于沟道宽度之比。157.1.3MOS型恒流源电路1.基本电流镜恒流源（续1）M1M2IrIo1Io2M3M1M2IrIo1Io2M3V

8、cc若考虑沟道调制效应，MOS管工作在饱和区电流公式为：nCox2IDS=WL(VGS-VT)2(1-VDS)其中沟道