模拟集成电路5

信号被放大。 信号被放大。
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2. 抑制零点漂移原理 温度变化和电源电压波 动 ， 都将使集电极电流产 生变化。 生变化 。 且变化趋势是相 同的， 同的， 其效果相当于在两个 输入端加入了共模信号。 输入端加入了共模信号。
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2. 抑制零点漂移原理
5. 高输出阻抗电流源
VCC − VBE 3 − VBE2 + VEE I REF = R A3 I O ≈ I C2 = ⋅ I REF A1
A1和A3分别是 1和T3的相对结面积 分别是T 动态输出电阻r 动态输出电阻 o远比微电流源的动态输出电阻为高
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6.1.1 BJT电流源电路 电流源电路
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图04.04 精密电流源
6.1.1 BJT电流源电路 电流源电路
3. 微电流源
I O = I C2 ≈ I E2 =
VBE1 − VBE2 Re2
∆VBE = Re2
很小， 由于 ∆VBE 很小， 所以I 也很小。 所以 C2也很小。 ro≈rce2（1＋ ＋
βRe2
代替R， 特性相同， 用T3代替 ，T1~T3特性相同， 且工作在放大区， 且工作在放大区，当λ=0时，输出 时 电流为
′ I D2 = (W / L)2 K n 2 (VGS2 − VT2 )2 = K n 2 (VGS2 − VT2 )2
常用的镜像电流源
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6.1.2 FET电流源 电流源
T1、T2的参数全同 即β1＝β2，ICEO1＝ICEO2
VBE2 = VBE1 I C2 = I C1
I E2 = I E1
较大时， 当BJT的β较大时，基极电流 B可以忽略 的 较大时 基极电流I
VCC − VBE − ( −VEE ) VCC + VEE ≈ Io＝IC2≈IREF＝ R R
代表符号
2. MOSFET多路电流源 多路电流源
I REF = I D0 = K n0 (VGS0 − VT0 ) 2Biblioteka I D2 I D3 I D4
W2 / L2 I REF = W1 / L1 W3 / L3 I REF = W1 / L1 W4 / L4 I REF = W1 / L1
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3. 主要指标计算 （1）差模情况 ）
双入、 <A> 双入、双出
vo1 − vo2 vo Avd = = vi1 − vi2 vid = 2vo1 βR =− c rbe 2v 2vi1
以双倍的元器件换 取抑制零漂的能力 接入负载时
Avd = −
β ( Rc ||
1 RL ) 2
6. 组合电流源
T1、R1 和T4支路产生基准电流 IREF T1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
I REF
VCC + VEE − VBE1 − VEB4 = R1
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6.1.2 FET电流源 电流源
1. MOSFET镜像电流源 镜像电流源
总输出电压 v o = v ′ + v ′′ o o
= Avd v id + Avc v ic
Avd K CMR = 共模抑制比 Avc 反映抑制零漂能力的指标
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6.2.1 差分式放大电路的一般结构
2. 有关概念 根据 v id = v i1 − v i2 1 v ic = (v i1 + v i2 ) 2 v 有 v = v + id i1 ic 2 v id v i2 = v ic − 2
2. 有关概念
v id = v i1 − v i2 差模信号
1 v ic = ( v i1 + v i2 ) 共模信号 2 v′ Avd = o 差模电压增益 v id v ′′ Avc = o 共模电压增益 v ic
其中 v o ——差模信号产生的输出 差模信号产生的输出 ′ 共模信号产生的输出 ′ v o′ ——共模信号产生的输出
(3)用电流源做有源负载，可获得增益高、 (3)用电流源做有源负载，可获得增益高、 用电流源做有源负载 动态范围大的特性。 动态范围大的特性。 淮南师范学院计算机与信息工程系
(4)用电流源给电容充电，以获得线性电压输出。 (4)用电流源给电容充电，以获得线性电压输出。 用电流源给电容充电
(5)电流源还可单独制成稳流电源使用。 (5)电流源还可单独制成稳流电源使用。 电流源还可单独制成稳流电源使用
(6)在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： (6)在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 在模拟集成电路中 镜象电流源、精密电流源、 镜象电流源、精密电流源、 微电流源、多路电流源等。 微电流源、多路电流源等。 淮南师范学院计算机与信息工程系
6.1.1 BJT电流源电路 电流源电路
1. 镜像电流源
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6.2.2 射极耦合差分式放大电路
1. 电路组成及工作原理
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6.2.2 射极耦合差分式放大电路
1. 电路组成及工作原理 静态
I C1 = I C2
VCE1 = VCE2
1 = IC = IO 2
= VCC − I C Rc2 − VE = VCC − I C Rc2 − ( − 0.7 V )
I B1 = I B2
IC = β
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1. 电路组成及工作原理 动态
v O1 和
大小相等，相位相反。 仅输入差模信号， 仅输入差模信号，v i1 和 v i2 大小相等，相位相反。 大小相等， 相位相反。 v O2大小相等， 相位相反。 v o = v O1 − v O2 ≠ 0 ，
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6.1.1 BJT电流源电路 电流源电路
1. 镜像电流源 动态电阻
∂iC 2 − 1 ro = ( ) ∂vCE 2
= rce
IB 2
一般r 一般 o在几百千欧以上
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2.精密镜象电流源 2.精密镜象电流源 精密镜象电流源和普通镜象电流源相比， 精密镜象电流源和普通镜象电流源相比， 其精度提高了β 电路如图04.04所示。 04.04所示 其精度提高了β 倍。电路如图04.04所示。 由于 有 T3 存 在 ， IB3 和将比镜象电流源 的 2IB 小 β3 倍 。 因 此 更加接近。 IC2和IREF更加接近。
同相输入端， 反相输入端。 反相输入端。
信号的输入方式：若信号同时加到同相输 信号的输入方式： 入端和反相输入端，称为双端输入 双端输入； 入端和反相输入端，称为双端输入； 若信号 仅从一个输入端对地加入，称为单端输入 对地加入 单端输入。 仅从一个输入端对地加入，称为单端输入。 差分放大电路可以有两个输出端， 一个 差分放大电路可以有两个输出端 ， 是集电极C 另一个是集电极C 是集电极 1，另一个是集电极 2。 输出称为双端输出 双端输出， 从C1 和C2输出称为双端输出，仅从集电 对地输出称为单端输出 单端输出。 极 C1或C2 对地输出称为单端输出。
6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术 6.2 差分式放大电路 6.3 差分式放大电路的传输特性 6.4 集成电路运算放大器 6.5 实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路 的影响 6.6 变跨导式模拟乘法器 6.7 放大器中的噪声和干扰
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6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术
共模信号相当于两个输入 端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入 端信号中不同的部分
两输入端中的共模信号 大小相等，相位相同； 大小相等，相位相同；差模信 号大小相等，相位相反。 号大小相等，相位相反。
差分放大电路仅对差模信号具 有放大能力， 有放大能力，对共模信号不予 放大。 放大。 淮南师范学院计算机与信息工程系
根据规定的正方向， 根据规定的正方向，在一个 输入端加上一定极性的信号， 输入端加上一定极性的信号，如 果所得到的输出信号极性与其相 反之， 反之，如果所得到的输出 则该输入端称为同相输入端。 同，则该输入端称为同相输入端。 差分放大电路一般有两个输入端： 差分放大电路一般有两个输入端： 信号的极性与其相反， 信号的极性与其相反，则该输 入端称为反相输入端。 入端称为反相输入端。 同相输入端， 同相输入端，
rbe2 + Re2
）
′ （参考射极偏置共射放大电路的输出电阻 Ro）
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4.比例电流源 4.比例电流源
在镜象电流源电路的基础上， 在镜象电流源电路的基础上 ， 增加两个发射极 电阻， 电阻 ， 使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关 所示。 系，即可构成比例电流源。其电路如图04.06所示。 即可构成比例电流源。其电路如图 比例电流源 所示
1. 用三端器件组成的差分式放大电路
差分放大电路是 由对称的两个基本放 对称的两个基本放 大电路， 大电路，通过射极公 共电阻耦合构成的。 共电阻耦合构成的。 如图所示。 如图所示。对称的含 义是两个三极管的特 性一致， 性一致，电路参数对 应相等。 应相等。
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6.2.1 差分式放大电路的一般结构
这一过程类似于分压式射 极偏置电路的温度稳定过程。 极偏置电路的温度稳定过程 。 所以， 所以 ， 即使电路处于单端输出 方式时， 方式时 ， 仍有较强的抑制零漂 能力。 能力。
(动画6-1)
差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用
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差模状态动态计算