模拟电子电路基础模拟集成单元电路
《模拟集成电路基础》PPT课件
h
20
P
N
V
PN结的接触电位
(二)PN结的接触电位:
(1).内电场的建立,使PN结 中产生电位差。从而形成接 触电位V(又称为位垒)。
(2).接触电位 V决定于材 料及掺杂浓度:
硅: V=0.7 锗: V=0.2 (3).其电位差用 表示
h
21
(三)PN结的单向导电性
U
I
P
N
扩散
Q(V-U)
1.PN结加正向电压时:
第四节 二极管的应用
h
8
第一节 半导体基础知识
一1.、什半么导是体导的体特、性绝:缘体导、电半导率量导电1级0体率-2,2:为-如110:0-154s金.sc.、mc-m1-1
(1).导体:导电性能良好导量的电级物率,质为银如。1、:0-铜橡9-、胶10铝、2 s。云.c母m-、1 (2).绝缘体:几乎不导电量砷塑的级化料物,镓等质如等。。:。硅、锗、 (3).半导体:导电能力介于导体和半导体之间。
生载流子的扩散运用动下的定结向果移产动生称空
间电荷区耗尽层为(漂多移子运运动动)。
空穴 P
(2).空间电荷区产生建立了内电场 产生载流子定向运动(漂移运动)
N
•当扩散运动↑内电场↑漂移运
动↑扩散运动↓动态平衡。
(3).扩散运动产生扩散电流;漂移运动 产生漂移电流。
•动态平衡时:扩散电流=漂移电流。 PN结内总电流=0。 PN结的宽度一定 。
1.电子空穴对: 电子和空穴是成对产生的.
h
12
两种载流子——电子和空穴
外电场E 的方向
电子流
2.自由电子——载流子:
自由电子
• 在外电场作用下形成电子流(在 导带内运动),
模拟电子技术基础知识集成电路的制造与封装技术
模拟电子技术基础知识集成电路的制造与封装技术模拟电子技术基础知识:集成电路的制造与封装技术集成电路(Integrated Circuit,简称IC)作为现代电子技术的核心组成部分,广泛应用于电子设备、通信系统、计算机等领域。
而集成电路的制造与封装技术则是实现IC产品生产的关键环节。
本文将介绍模拟电子技术基础知识之集成电路的制造与封装技术,以帮助读者更好地了解和应用这一领域的知识。
一、集成电路的制造技术集成电路的制造技术主要包括晶圆加工、薄膜制备、光刻、扩散与离子注入、接触制作、金属化、封装等过程。
1. 晶圆加工晶圆加工是集成电路制造的第一步,它是以硅为原料,通过一系列工艺步骤将硅晶圆加工成初具集成电路结构的基片。
晶圆加工主要包括晶圆切割、去除表面氧化层、清洗等过程。
2. 薄膜制备薄膜在集成电路中发挥着重要作用,用于隔离电路层与电路层之间、保护电路元件以及形成电路元件等功能。
常见的薄膜制备技术有化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)等。
3. 光刻光刻是一种利用光刻胶和光源对薄膜进行图案转移的技术。
通过将光刻胶覆盖在薄膜上,然后使用光刻机将光源照射在光刻胶上,再进行显影、洗涤等步骤,最终形成期望的图案结构。
4. 扩散与离子注入扩散与离子注入是实现集成电路器件电学特性控制的关键步骤。
扩散是指将某种掺杂原子通过高温热处理使其在晶体中进行扩散,形成所需的电学特性。
离子注入则是利用离子注入设备将掺杂离子注入晶圆,以实现器件性能的控制。
5. 接触制作接触制作是在薄膜表面形成金属与半导体之间的接触,以实现电流的传输。
通过光刻和金属热蒸发等技术,将所需的金属导线和接触结构形成在晶圆表面。
6. 金属化金属化是在制造过程中,将金属层覆盖在晶圆上,实现器件之间电路的连通。
金属化过程包括金属蒸发、光刻、蚀刻等步骤。
二、集成电路的封装技术集成电路的封装技术是将芯片封装到塑料或金属封装中,以保护和连接芯片,同时便于与外部电路的连接。
《模拟电子技术基础》习题课1-2章-概念
三种组态为:BJT的共射、共基、共集 FET的共源、共栅、共漏
BJT
FET
差放
共射 共射 共集 共基 共源 共漏 共栅 差模 共模 (带反馈Re)
微变等效电路
p74
Ri
Ro
Av
15
模拟电路习题课(一)
共射小信号(微变)等效分析 输入电阻、输出电阻和增益
Ri
vi ii
rbe // Rb
Av
vo vi
(1 1)R'L rbe (1 1)R'L
1
R'o
rbe
1 1
//
rce1
rbe
1 1
Ro R'o // ro2 R'o
共集放大器的Ri比共射大很多
电压放大倍数接近于1(小于1)因此称为射随器
共集放大器的Ro比共射的小很多
17
模拟电路习题课(一)
共基小信号(微变)等效分析
R'i
U
反向击穿 电压VBR
2
二极管的电阻
模拟电路习题课(一)
直流等效电阻 RD:
RD
VD ID
交流(动态)电阻 rd:
rd
(
diD dvD
)Q1
2vd 2id
rd
(
diD dvD
)Q1
VT ID
3
模拟电路习题课(一)
共射(共E)BJT工作原理
以发射极(E极)作为公共端,EB结正偏,CB结反偏。
iC
参见 P12 图1.3.4
7
3. 饱和区
vCE<vBE vCB<0
4
集电结正偏
第七章-MOS管模拟集成电路设计基础
右图所示的是威尔电流 镜的改进结构。由M4构成的 有源电阻“消耗”了一个VGS, 使M2、M3的源漏电压相等。 如果M1和M2的宽长比相同, 从M1、M2的栅极到M2、M3 的源极的压差为2VGS2,如果 M2、M3相同,则M4的栅源 电压就为VGS2,使M3管的源 漏电压和M2的源漏电压相 同,都为VGS2。这样的改进 使参考支路和输出支路电流 以一个几乎不变的比例存在。
图7.3.2 NMOS威尔逊电流镜
M2在电路中相当于一个串联电阻(有源电阻),构成电流串联负反馈。M3 的漏节点提供了M1的偏置电压,如果因为某种原因使输出电流Io增加,这个增 加了的电流同时也将导致M2的VGS2增加,使得M1的栅源电压VGS1减小,从而 使电流减小。反之,如果某种原因使Io减小,同样也会因M2的作用阻止电流变 小。正是因为M2的电流串联负反馈的作用,使Io趋于恒流,提高了交流输出电 阻。
(a)NMOS管
(b)PMOS管 图7.2.1 有源电阻
1、电流偏置电路
在模拟集成电路中,电流偏置电路的基本形式是电流
镜。所谓的电流镜是由两个
或多个并联的相关电流
支路组成,各支路的电
流依据一定的器件比例
关系而成比例。
1) NMOS基本电流镜
NMOS基本电流镜
由两个NMOS晶体管组
成,如图7.3.1所示。
图(a),V1=VGS1,V2=VGS1+VGS2;图(b)是一个CMOS的分压器结构,它的分压原 理与NMOS并没有什么区别,它的Vo也可以用上式计算。
图6点,那就是它们的输出电 压值随着电源电压的变化将发生变化。究其原因是因为电漏电压的 波动直接转变为MOS晶体管的VGS的变化。如果电源电压的波动能够被 某个器件“消化”掉,而不对担当电压输出的VGS产生影响就可以使 输出电压不受电源电压波动的影响。
模拟电子技术基础知识集成电路制造与封装工艺
模拟电子技术基础知识集成电路制造与封装工艺集成电路是现代电子技术的基石,它将成千上万个电子元件和电路功能集成到一个芯片上。
本文将探讨模拟电子技术基础知识集成电路的制造与封装工艺。
一、集成电路的制造工艺集成电路的制造是一个复杂而精细的过程,它包括芯片的设计、掩膜制备、晶圆加工、电路测试等环节。
1. 芯片设计芯片设计是集成电路制造的第一步,它通过计算机辅助设计软件进行。
设计师根据电路功能和性能要求,将电路原理图转化为数字化的布图,确定元件的位置和连线规则。
2. 掩膜制备掩膜是集成电路制造过程中的关键步骤。
通过将设计好的芯片图案转移到掩膜上,再通过光刻技术将图案转移到硅片上去。
3. 晶圆加工晶圆加工是指将掩膜上的芯片图案转移到硅片上的过程。
它包括清洗硅片、去除氧化层、进行掺杂等步骤,以形成各种电子元件。
4. 电路测试在芯片制造的过程中,电路测试是必不可少的环节。
通过测试,可以验证设计和制造的芯片是否符合要求,是否存在缺陷。
二、集成电路的封装工艺集成电路的封装是将制造好的芯片进行保护和连接的过程。
常见的封装形式有双列直插(DIP)封装、表面贴装(SMT)封装等。
1. DIP封装DIP封装是最早使用的一种封装形式,它采用直插的形式将芯片引脚插入到插座或插针中,使芯片与外部电路连接。
该封装形式易于维修和更换,但占用空间较大。
2. SMT封装SMT封装是一种表面贴装封装技术,它通过将芯片固定在PCB板上,并采用焊接技术将芯片引脚与PCB板上的焊盘连接。
这种封装形式具有体积小、重量轻、可自动化等优点,成为现代电子产品的主流封装技术。
三、集成电路制造与封装工艺的发展趋势随着科技的不断进步,集成电路制造与封装工艺也在不断革新与发展。
1. 工艺微缩化微缩化是集成电路制造的主要趋势之一。
通过技术的进步,制造工艺已从微米级别逐渐发展到纳米级别,使得芯片功耗更低、速度更快。
2. 三维封装技术为了满足大规模集成的需求,三维封装技术逐渐兴起。
模拟电子技术基础-总复习最终版
其中 RP R1 // R2 // R3 // R4
另外,uN
R R Rf
uo,uN
uP
ui1 R1 ui2i1 R2 ui3i2R3
P+ + u
o
R4 i4
uo
RP 1
Rf R
ui1 R1
ui 2 R2
ui3 R3
i3
4、 电路如图所示,各引入那种组态的负反馈?设集成运放 输出电压的最大幅值为±14V,填表。
11
14
5、求解图示电路的运算关系式。
同相求和电路 电压串联负反馈
6、求解图示电路的运算关系式。
R2
R1 ui R3
_
R4
+A1+ uo1
R5
_ +A2+
uo
7、求解图示电路的运算关系式。
电压并联负反馈。 电压放大倍数为:-R2/R1。
(3)交流负反馈是指 。 A.阻容耦合放大电路中所引入的负反馈 B.只有放大交流信号时才有的负反馈 C.在交流通路中存在的负反馈
解:(1)D (2)B (3)C
4、选择合适答案填入空内。
A.电压 B.电流 C.串联 D.并联
(1)为了稳定放大电路的输出电压,应引入 负反馈;
(2)为了稳定放大电路的输出电流,应引入 负反馈;
解:将电容开路、变压器线圈短路即为直流通路,图略。 各电路的交流通路如解图P2.2所示。
5.在图示电路中,已知晶体管β,rbe,RB,RC=RL,VCC。
(1)估算电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
(2)当考虑信号源内阻为RS时,Aus的数值。
6. 电路如图所示,晶体管的=100,=100Ω。
模拟集成电路版图基础
N阱电容
• 在场效应管的栅极和衬底之间,存在寄生电容。 称之为恶性寄生。但是,如果正好需要电容,这 个寄生是需要的。
金属电容
• 扩散电容缺点:
– 传递噪声:扩散电容在PN 结上会有一个寄生电容。任 何输入到扩散电容底部平行板上的信号将会自动耦合 到衬底上。在电路设计中有些情况,需要一个电容器 阻断直流信号,但是允许交流信号传输到下个电路块。
层与层间的寄生电容
• 寄生包括:
– 层对衬底形成寄生,层与层之间,层与层的侧面之间等等。 – 在ASIC 设计中,会用到自动布局布线工具,有些金属连线常常直接从某
个功能块上通过,如图3-3 所示。这是因为,数字集成电路为了节约芯片 面积,减少流片成本,而不得已为之。
• 在模拟集成电路中:
– 常常需要把敏感的信号线互相隔离开来,使它们不会互相影响。 – 所以为了减少寄生对电路的干扰,就需要在作版图时,最好不要到处布
– 它不仅具有寄生效应小 – 与偏置电压无关 – 低的温度系数 – 单位面积的电容值很高。
– 在制作固定面积金属电容中,交叉金属来得到 更大电容的方法同样可以用在POLY 电容中, 我们形象的称之为“三明治电容”
几种集成电容的比较
电阻电容画法实例: 电阻画法实例
• 现在以1.5K 和250Ω的Poly 电阻为例,介绍一下电阻的画 法。 – 首先查到Poly 的方块电阻值为25Ω/□ – 先做一个电阻单元,Poly 宽为2u,长为40u,两端通过引 线孔用金属引出。此电阻阻值为500Ω。
• 金属电容
– 大多数信号电容会由金属制成。这可以消除PN 结,可 以消除寄生二极管带来的电容。电容依赖性也将得到 消除。
金属电容
• 为了保证上部平行板和下部平行板没有短接,几乎所有的IC 工 艺都有一个非常厚的金属介质层。
第3章模拟集成电路基础
模电拟 电子子 技技术 术
集成运放的电路结构特点
(1)因为硅片上不能制作大电容,所以集成运放均采用直 接耦合方式。 (2)因为相邻元件具有良好的对称性,而且受环境温度和 干扰等影响后的变化也相同,所以集成运放中大量采用各种 差分放大电路(作输入级)和恒流源电路(作偏置电路或有 源负载)。
(3)因为制作不同形式的集成电路,只是所用掩模不同, 增加元器件并不增加制造工序,所以集成运放允许采用 复杂的电路形式,以达到提高各方面性能的目的。
由场效应管同样可以组成镜像电流源、比例电流源等。T0~T3均为N沟道增强型 MOS管,它们的开启电压UGS(th)等参数相等。在栅-源电压相等时,MOS管的漏极 电流正比于沟道的宽长比。设宽长比W/L=S,且T0~T3的宽长比分别为S0、S1、 S2、S3。这样就可以通过改变场效应管的几何尺寸来获得各种数值的电流。
模电拟 电子子 技技术 术
比例电流源
基准电流 输出电流
分析
模电拟 电子子 技技术 术 比例电流源分析
微电流
输出电流可以大于或小于基准电流,与基准电流成比例关系。
模电拟 电子子 技技术 术
微电流源
基准电流 输出电流
分析
模电拟 电子子 技技术 术
微电流源分析
在已知Re的情况下,上式对输 出电流IC1而言是超越方程,可 以通过图解法或累试法解出IC1。
模电拟 电子子 技技术 术
长尾式差分放大电路
电路参数理想对称,Rb1=Rb2=Rb,Rc1=Rc2=Rc;T1管与 T2管的特性相同,β1= β 2= β ,rbe1=rbe2=rbe;Re为 公共的发射极电阻。
静态分 析 共模信 号作用
差模信 号作用
模电拟 电子子 技技术 术
模拟电子技术基础第4章集成运算放大电路题解(童诗白)(精)
第四章集成运算放大电路(童诗白)自测题一、选择合适答案填入空内。
(1)集成运放电路采用直接耦合方式是因为。
A.可获得很大的放大倍数 B. 可使温漂小C.集成工艺难于制造大容量电容(2)通用型集成运放适用于放大。
A.高频信号 B. 低频信号C. 任何频率信号(3)集成运放制造工艺使得同类半导体管的。
A. 指标参数准确B. 参数不受温度影响C.参数一致性好(4)集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以。
A.减小温漂 B. 增大放大倍数C. 提高输入电阻(5)为增大电压放大倍数,集成运放的中间级多采用。
A.共射放大电路 B. 共集放大电路C.共基放大电路解:(1)C (2)B (3)C (4)A (5)A二、判断下列说法是否正确,用“√”或“×”表示判断结果填入括号内。
(1)运放的输入失调电压UIO是两输入端电位之差。
( )(2)运放的输入失调电流IIO是两端电流之差。
( )(3)运放的共模抑制比KCMR Ad ( ) Ac(4)有源负载可以增大放大电路的输出电流。
( )(5)在输入信号作用时,偏置电路改变了各放大管的动态电流。
( ) 解:(1)×(2)√(3)√ (4)√ (5)×第四章题解-1三、电路如图T4.3所示,已知β1=β2=β3=100。
各管的UBE均为0.7V,求IC2的值。
图T4.3解:分析估算如下:IVCC-UBE2-UBE1R=R=100μA IC0=IC1=ICIE2=IE1IICR=IC0+IB2=IC0+IB1=IC+βIC=β1+β⋅IR≈IR=100μA四、电路如图T4.4所示。
图T4.4第四章题解-2 试(1)说明电路是几级放大电路,各级分别是哪种形式的放大电路(共射、共集、差放……);(2)分别说明各级采用了哪些措施来改善其性能指标(如增大放大倍数、输入电阻……)。
解:(1)三级放大电路,第一级为共集-共基双端输入单端输出差分放大电路,第二级是共射放大电路,第三级是互补输出级。
第四章答案模拟集成电路基础
第四章答案模拟集成电路基础1.什么是功率放大器?与一般电压放大器相比,对功率放大器有何特殊要求?主要用于向负载提供功率的放大电路常称为功率放大电路,简称功放。
功率放大电路的主要任务是获得一定的不失真或较小失真的输出功率,因此输出的电压、电流均较大,其值一般接近于功率三极管(以后简称功率管)的使用极限值。
功率放大电路中讨论的主要性能指标是输出信号的功率、功率放大电路的效率、三极管的功率损耗以及非线性失真等。
2.功率放大电路有哪些特点?(1).输出功率为交流功率(2).要求输出功率尽可能大(3).效率要高(4).减小非线性失真(5).功率管要注意散热与保护(6). 由于信号幅值大,对于功率放大器的分析,采用图解分析法。
3.什么是甲类放大?分析甲类放大效率低的原因及解决办法。
三极管在信号的整个周期内都处于导通状态,即导通角θ=360˚,这种工作方式通常称为甲类放大。
在甲类放大电路中,电源始终不断地输送功率,在没有信号输入时,也有静态偏置电流通过,这些功率全部消耗在三极管和电阻上,使三极管发热,并转化为热量的形式耗散出去,因此静态功耗大、效率低。
要提高效率,就必须降低静态工作点,增大功率三角形的面积,但会带来信号失真,可以通过两个三级管共同工作的乙类放大提高功放效率。
4.功率放大器电路中的三极管有哪几种工作状态,它们的导通角分别是多少?画出各种状态下的静态工作点以及与之相应的工作波形。
(1)甲类放大,导通角θ=360˚;(2)甲乙类放大导通角180˚<θ<360˚(3)乙类放大导通角θ=180˚。
(a)甲类放大在一周期内i c>0 (b)甲乙类放大在一周期内有(c)乙类放大在一周期内半个周期以上i c>0 只有半个周期i c>05.在题图4-1所示电路中,设BJT的β=100,V CC=12V,V CES=0.5V,R L=8Ω,输入信号v i为正弦波。
(1)说明该电路功率放大的类型?(2)计算电路可能达到的最大不失真输出功率P OM。
模拟电路之集成电路论文
集成运放集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件,它以半导体单晶硅为芯片,采用专门的制造工艺,把晶体管、场效应管、二极管电阻和电容等元件及他们之间的连线所组成的完整电路制作在一起,是指具有特定的功能。
集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算(如比例、求和、求差、积分、微分……)上,故被称为运算放大电路,简称集成运放。
集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中,因其高性能低价位,在大多数情况下,已经取代了分立元件放大电路。
从本质上看,集成运放是一种高性能的直接耦合放大电路。
并且它种类繁多。
按供电方式可将运放分为双模供电和单模供电,在双模供电中又分正、负电源对成型和不对称型供电。
按照集成运算放大器的参数可分为通用性和特殊型两类,通用型运放用于无特殊要求的电路中,其性能指标的数值范围如表1所示,少数运放可能超出表中数值范围。
特殊性运放可分通用型运算放大器、高阻型运算放大器、低温漂型运算放大器、高速型运算放大器、低功耗型运算放大器、高压大功率型运算放大器。
表1。
通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。
例mA741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放)及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>(109~1012)W,IIB为几皮安到几十皮安。
实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用FET作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。
常见的集成器件有LF356、LF355、LF347(四运放)及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。
在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。
模拟集成电路原理及其应用
模拟集成电路基础 模拟集成电路的定义
01
02
03
04
05
模拟集成电路:模拟集 模拟集成电路的特点 成电路是一种电子电路, 用于处理连续变化的模 拟信号,如声音、温度、 光线等。它由多个电子 元件集成在一块芯片上, 实现信号的放大、滤波、 转换等功能。
模拟集成电路的发展历 程
模拟集成电路的应用领 域
在传感器接口电路中的应用
信号调理
模拟集成电路用于传感器 输出信号的调理,将传感 器输出的微弱信号转换为 适合后续处理的信号。
信号放大与滤波
模拟集成电路可以对传感 器输出信号进行放大和滤 波,以提高信号的信噪比 和稳定性。
信号转换
模拟集成电路可以将传感 器输出的模拟信号转换为 数字信号,以适应数字系 统的需求。
04 模拟集成电路的应用
在通信领域的应用
信号放大与传输
模拟集成电路用于信号的放大和 传输,确保信号的稳定性和可靠
性。
调制解调
在通信系统中,模拟集成电路用于 信号的调制和解调,实现信号的转 换和处理。
滤波器设计
模拟集成电路可以用于设计各种滤 波器,如低通、高通、带通和带阻 滤波器,以实现信号的选择和过滤。
模拟集成电路原理及其应用
目录
• 引言 • 模拟集成电路基础 • 模拟集成电路原理 • 模拟集成电路的应用 • 模拟集成电路的挑战与展望 • 结论
01 引言
主题简介
模拟集成电路
模拟集成电路是电子学中一种处理模 拟信号的集成电路,通过模拟信号处 理实现各种功能。
模拟集成电路的应用
模拟集成电路广泛应用于通信、音频 处理、电源管理、传感器接口等领域 。
目的和意义
目的
模拟电路基础知识教程
01单元半导体器件基础半导体的导电特性导体、绝缘体和半导体本征半导体的导电特性杂质半导体的导电特性PN结晶体二极管二极管的结构与伏安特性半导体二极管的主要参数半导体二极管的等效电路与开关特性稳压二极管晶体三极管三极管的结构与分类三极管内部载流子的运动规律、电流分配关系和放大作用三极管的特性曲线三极管的主要参数三极管的开关特性场效应管结型场效应管绝缘栅型场效应管特殊半导体器件发光二极管光敏二极管和光敏三极管02单元基本放大电路基本放大电路的工作原理基本放大电路的组成直流通路与静态工作点交流通路与放大原理放大电路的性能指标放大电路的图解分析法放大电路的静态图解分析放大电路的动态图解分析输出电压的最大幅度与非线性失真分析微变等效电路分析法晶体管的h参数晶体管的微变等效电路用微变等效电路法分析放大电路静态工作点的稳定温度变化对静态工作点的影响工作点稳定的电路场效应管放大电路场效应管放大电路的静态分析多级放大电路多级放大电路的级间耦合方式多级放大电路的分析方法放大电路的频率特性单级阻容耦合放大电路的频率特性多级阻容耦合放大电路的频率特性03单元负反馈放大电路反馈的基本概念和分类反馈的基本概念和一般表达式反馈放大电路的类型与判断负反馈放大电路基本类型举例电压串联负反馈放大电路电流并联负反馈放大电路电流串联负反馈放大电路电压并联负反馈放大电路负反馈对放大电路性能的影响降低放大倍数提高放大倍数的稳定性展宽通频带减小非线性失真改变输入电阻和输出电阻负反馈放大电路的分析方法深度负反馈放大电路的近似计算*方框图法分析负反馈放大电路04单元功率放大器功率放大电路的基本知识概述甲类单管功率放大电路互补对称功率放大电路OCL类互补放大电路OTL甲乙类互补对称电路复合互补对称电路变压器耦合推挽功率放大电路05单元直接耦合放大电路概述直接耦合放大电路中的零点漂移基本差动放大电路的分析基本差动放大电路基本差动放大电路抑制零点漂移的原理基本差动放大电路的静态分析基本差动放大电路的动态分析差动放大电路的改进06单元集成运算放大器集成电路基础知识集成电路的特点集成电路恒流源有源负载的基本概念集成运放的典型电路及参数典型集成运放F007电路简介集成运放的主要技术参数集成运放的应用概述运放的基本连接方式集成运放在信号运算方面的应用集成运放在使用中应注意的问题07单元直流电源整流电路半波整流电路全波整流电路桥式整流电路倍压整流电路滤波电路电容滤波电路电感滤波电路复式滤波电路有源滤波电路稳压电路并联型硅稳压管稳压电路串联型稳压电路的稳压原理带有放大环节的串联型稳压电路稳压电源的质量指标提高稳压电源性能的措施08单元正弦波振荡电路自激振荡原理自激振荡的条件自激振荡的建立和振幅的稳定正弦波振荡电路的组成LC正弦波振荡电路变压器反馈式振荡电路三点式LC振荡电路三点式LC振荡电路的构成原则电感三点式振荡电路电容三点式振荡电路克拉泼与席勒振荡电路(改进型电容三点式振荡电路)石英晶体振荡器石英晶体的基本特性和等效电路石英晶振:并联型晶体振荡电路石英晶振:串联型晶体振荡电路RC振荡电路RC相移振荡电路文氏电桥振荡电路09单元调制、解调和变频调制方式调幅调幅原理调幅波的频谱调幅波的功率调幅电路检波小信号平方律检波大信号直线性检波调频调频的特点调频波的表达式调频电路:变容二极管调频电路调频与调幅的比较鉴频对称式比例鉴频电路不对称式比例鉴频电路变频变频原理变频电路10单元无线广播与接受无线电广播与接收无线电波的传播超外差收音机超外差收音机方框图超外差收音机性能指标LC谐振回路LC串联谐振回路LC并联谐振回路输入回路统调中频放大电路自动增益电路整机电路分析直流通路与静态工作点无信号输入(u s=0)时,放大电路的工作状态称为静态。
模拟电子技术基础第5章ppt课件
u-o 2
Rc T2 Rb
+ u i1
-
.
+
R
_
e
V
EE
u i2 -
6
3. 差模信号与共模信号
差模信号: uid=ui1ui2
1 共模信号: uic =2(ui1ui2)
+ V CC
Rc
Rc
差模电压增益: Aud
=
uod u id
Rb
共模电压增益:
A uc
=
uoc u ic
+ u i1
-
总输出电压:
第五章 集成运算放大器
5.1 差动放大电路 5.2 集成运算放大器中的单元电路 5.3 集成运放简介 5.4 集成运算放大器中的主要参数 5.5 特殊集成运算放大器
.
1
什么是集成运算放大器?
集成运算放大器——高增益的直接耦合的集成 的多级放大器。
集成电路的工艺特点:
(1)元器件具有良好的一致性和同向偏差,因而特别有利于实现 需要对称结构的电路。
u-i2
2
-
EE
IRe不变 UE不变 所以,Re对差模
信号相当于短路。
.
10
①求差模电压放大倍数:
因为ui1 =- ui2
Rc + uo - Rc
设ui1 ,ui2 uo1 ,uo2 。
电路对称│uo1│=│uo2│ +
Rb T1
+
u-o1 E
+
u-o2 T2 Rb
+
uo= uo1 – uo2=2 uo1
+ uo _
T1
T2
R
_
模拟电子技术基础课件第8章集成运算放大电路的线性应用
3.差动输入特点
利用“虚短”、“虚断 ”和叠加原理,并利用静 态 平 衡 条 件 ( R1=R2 , R3=RF ),可以求出Uo 与 Ui2和Ui1的差成比例。
输出电压Uo只与输入的差模部分有关,输入的共 模电压和运放偏置电流引起的误差被消除 。
17
电路静态平衡条件
由于集成运放输入级一般 采用差动电路,要求输入电 路两半的参数对称。 Rn=Rp Rn :运放反相端到地之间 向外看的等效电阻; Rp:运放同相端到地之间 向外看的等效电阻。
Ri 100k
可以看出,该电路的比例系数为-50,输入电 阻得到了提高而反馈电阻不必很大。
30
8.2.3 加减运算电路
1. 加法运算电路 (1)反相端输入
U U 0
1) 节点电流法求解:
I f I i1 I i 2 I i 3 U i1 U i 2 U i 3 R1 R2 R3
2
本章的重点和难点
重点: 掌握基本运算电路(比例、加减、积分、 微分、对数、指数、乘法、除法)运算电路的 工作原理和运算关系,利用“虚短”和“虚断 ”的概念分析这些运算电路输出电压和输入电 压的运算关系。 理解模拟乘法器在运算电路中的应用。
3
本章的重点和难点
难点: 运算电路运算关系的分析和识别;对数、指 数运算电路和有源滤波电路的分析计算。
RF 整理得: O U i U R
输入电阻: Ri R
输出电阻:Ro 0
电压并联负反馈
R R // R f
'
20
2.同相比例运算电路
U U Ui
I I 0
U 0 Uo U R RF
整理得:
华南理工大学 模拟电子技术基础 5集成运算放大器单元电路PPT
VCC
Rc
Rc
uC1
+
uC2
iC1
RL uO
iC2
+ uI
Rb +
uI1 -
iB1
V1
iE1 iEE
-
V2
e
iE2 Re
Rb iB2
uI2 -+
VEE
Aud1
Uod1 Uid
Uod1 2Uid1
RL
2(Rb rbe )
RL Rc // RL
Rid 2(Rb rbe ) ,Rod Rc
5.2.3-- 1.双端输入单端输出差放电路
单端输入
单端输出
双端输入
双端输出
1)差模信号 uI1 uI2
V1、V2管相对应极电流或电 压的变化量也是差模信号。
长尾式差分 放大电路
2)共模信号uI1 uI2
V1、V2管相对应极电流或电 压的变化量也是共模信号。
5.2.1 差分放大电路的组成及特点
2.基本特点 3)一般信号uI1 uI2
差模分量 uId uI1 uI2
由于输入回路没有变 化,所以IEQ、IBQ、ICQ 与双端输出时一样。但 是UCEQ1≠ UCEQ2。
VCC
RL Rc RL
VCC
Rc Rc // RL
UCQ1 VCC ICQ Rc UCQ2 VCC ICQ Rc
5.2.3-- 1.双端输入单端输出差放电路
(2)动态分析 1)对差模信号的作用
5.1.2 有源负载放大电路
5.1.1 基本电流源电路
电流源电路:提供恒定输出电流 1) 作为各级电路的偏置电路,以提供合适的静态电流; 2) 作为放大电路的有源负载,提高电路的增益。
模拟电子技术基础(完整课件)
>100000
封装好的集成电路
课程的教学方法
模电——“魔”电 特点:电路形式多、公式多、工程性强 教学方法: 课堂讲课 ——每章小结 ——自我检测题
——作业 ——作业反馈
——实验 ——答疑
总成绩=期末(70%)+平时(30%) 平时:作业、课堂、实验等
教材:《模拟电子技术基础》,李国丽王涌李如 春主编,高等教育出版社,国家级十二 五规划教材
就在这个过程中,爱迪生还发现了一 个奇特 的现象:一块烧红的铁会散发出电子云。后人 称之为爱迪生效应,但当时不知道利用这一效 应能做些什么。
1904年,英国发明家弗莱明在真空中加热的 电丝(灯丝)前加了一块板极,从而发明了第一 只电子管,称为二极管。
1906 年,美国发明家德福雷斯特,在二极管 的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板,从而 发明了第一只真空三极管,建树了早期电子技 术上最重要的里程碑——电子工业真正的诞生 起点 。
2000年10月10日,基尔比 与另外两位科学家共同分享 诺贝尔物理学奖。
获得2000年Nobel物理奖
1958年第一块集成电路:TI公司的Kilby,12个器件,Ge晶片
1959年7月30日,硅谷的仙童半导体公司的诺依斯 采用先进的平面处理技术研制出集成电路,也申请到 一项发明专利 ,题为“半导体器件——导线结构”; 时间比基尔比晚了半年,但确实是后来微电子革命的 基础。
1959年仙童制造的IC
诺依斯
1971年:全球第一个微处理器4004由Intel 公司推出,在它3毫米×4毫米的掩模上,有 2250个晶体管,每个晶体管的距离是10微米, 每秒运算6万次。也就是说,一粒米大小的芯片 内核,其功能居然与世界上第一台计算机—— 占地170平方米的、拥有1.8万个电子管的 “爱
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
3.3.1差放的偏置,输入和输出信号及连接方式 休息1 休息2
差动放大器是 IC 中应用广泛的核心单元电路
(1) 电路结构 i T1 和 T2 为差分对管(对称)组成对称电路,即:
RC1= RC2= RC ,Rb1= Rb2= Rb
β1=β2=β ,hie1= hie2= hie
EC
ii Ree 为发射极共用的负反馈 偏置电阻
2
R2
UUIBEC1A2
UT
ln
IC1 IS
IC2 UB
IE2
电路仿真
IC2
IS
exp U BE2 UT
IR
R2 R1
IC2
UT R1
ln
IC2 IC1
U BE2
UT
ln
IC2 IS
IR
R2 R1
IC 2
VBE 2 VBE 1 R1
返回 休息1 休息2
2 微电流源 (Widlar 电流源)
(2)电路分析:
因为 UBE1= UBE2= UBE ,IB1=IB2=IB
EC
IR
IC2
2IB
所以
IC1=IC2=ISexp
U BE UT
IB1
IB2
IC1
+
又因为
IR
IC1
2IB
IC1
1
2
IC1
2
UBE —
IC1 IC2
IR
2
I R
2
当β>>1 时: IC2 IR
而
IR
EC
UBE R
iii 双电源供电 EC 和 -Ee iv 两个输入端 ui1 和 ui2
两个输出端 uo1 和 uo2
ⅴ 差分放大器具有四种不同的工作状态: uo1
EC
uo2
双端输入,双端输出
单端输入,双端输出
双端输入,单端输出
ui1
单端输入,单端输出 ⅵ 信号的输入方式:
EC R
返回 休息1 休息2
1 基本镜像电流源:
(3)讨论
(ⅰ4)电: I流C2源 的IR输出电镜阻像关系 ⅱrⅲ0:=I: rRce2=另EUIRCC外 A2 ,参输考I出电R电-流I阻C与2等=晶2于体I管TB2参管数的无输存关出在,电稳误阻定差,
相(∴∴ 5对)相较当U对 小βC误 (E较1U差=小AU=为时IB,ERE带a≠ Ir动lCy2IU电多CC压2个E,2输较出2大电)流时,
uCE1
-
io
ic2 +
uo RL
-
R1
R2
-Ee
((1)2:): ui 的ui 正的向负界向限界:限:
当ui↓ ui↑→→ic2i=c1I=Qie不1 在变I→Q(IiCQ1=↓Ic→ 2)的|-i基0|↑础→上↑→uCioE↑1↑→→uoT=1io截RL至↑→uCE1↓
当 ui↑↑→T1 饱合→uCE1=UCE1(sat)
1. β T 基区扩散速度 复合 β
0.5 1 c 0
T
iC G
IC
·· · Q/ Q
2. ICBO
T
少子浓度 ICB0 ICE0=(1+β)ICB0
UCE
T T0
ICBO(T)= ICBO(T0) 2 10
即增加一倍/100
3 UBE T 禁带宽度 PN 结接触电位 UBE
在基本型电流源中,若要求很小的输出电流,(例如 10μA)
(则3电) 阻输R出的电值阻势: 必很r 大 0 ( 例如1几MrΩ)2 这 2R样R大 2 2的电r阻ce在2 集成电路中
是难以造成的。
(1) 电路结构:R1=0,R2≠0,
R2 引入了电流负反馈。
(2) 电路分析:
EC IR
IC2
利用上式结果,当 R1=0 时, I C 2
作为 T1 的发射极负载,代替 Re 的作用。
2 传输特性
(1) 当 ui=UBE1 时,使 iE1=iC2=IQ
∴ io=0,uo=0 确定 Q 点
(2) 当 ui=0 时,uo= - UBE1 , 确定 D 点
所以传输特性:
C1
经过 Q,D 两点的一条直线 ,
Rs
斜率接近 1。
us
休息1 休息2 返回
休息1 休息2 返回
二 主要镜像电流源
3. 高输出阻抗串接镜像电流源
EC
(1) 电路结构:由两个基本电流源电路串接而成。 IR
2I B
IC2
(2)
电路分析: I R
EC
2 U BE R
IC2
IR
2 IB
I R
2
IC1 UBE1
ro
UBE3
(3) r0
忽略 rμ2: r0≈β2rce2 考虑 rμ2: r0≈0.5β2rce2
IR
IC2
IR=IC1+IB2 , IB2=IC2 /β ,
IB2
IC1=IC3 ( UBE1= UBE2= UBE )
IC3=IE2 -2IB=IE2 -2IC3 /β
2IB
IE2
IC1
IC3
IC3 2 IE2
1
IE2
IC 2
1 IC3 2 IC2
+
IE1
UBE
_
IR
1 2
iB
B
·· Q/
IB
Q
U BT 2.1mV T
c0
UBE
休息1 休息2
F
A
返回
3.1 .1 BJT参数的温度特性
4. BJT 参数的温度特性对放大器工作点的影响 i C
G
一般有:
对 放大器
T
外电路元件
输入直流负载线 输出直流负载线
不变 IC
·· · Q/ Q
β 输出特性曲线间距拉大 Q ICBO ICEO 输 出 特 性 曲 线 上 移 Q VBE 输入特性曲线左移 Q
(1) 电路结构:
EC
用 T3 代替了基本电流源电路中的短路线 IR
I B3
IC2
(2) 电路分析: 同理有:UBE1=UBE2=UBE
IC1
IB1 IE3 IB2
+
∴
IC1=IC2=IS
exp
U BE UT
UBE —
而, IR
IC1
IC1
2IB
1 3
IB3
IC1
IC1
IE3
1
+ UBE _
IE2 IC3
IC3
IR
EC
UBE2 R
UBE3
(不随负载变化)
电路仿真
当负载变化→IC2↑→IB2↑→IC1=(IR-IB2)↓→IC3↓→IE2↓→IC2↓
以上为自动反馈的调节过程。
返回 休息1 休息2
二 主要镜像电流源
EC
4 威尔逊电流源(高输出阻抗精密电流源)
(2) 电路分析:
UCE
F
休息1 休息2
为了稳定放大电路中工作点 Q 的稳定性,在集成电路中多采用镜像电流源 等电路来实现偏置,能使放大电路的工作不随温度、负载及电源的变化而变化。
返回
3.1.2 主要镜像电流源
1. 基本镜像电流源:
(1)电路结构:
EC
IR
IC2
A:T1 和 T2 为 NPN 型对管,要求对称(匹配)
rbb‘1
++
ui
_
u1 rb‘e1⚀ u1gm rce1
-
+ Ro
rbb‘2
+
rbe3 R
u2
-
rb‘e2⚀
u2gm
rce2
rbb‘1
+
+
+
ui
_
u1 rb‘e1⚀ u1gm rce1
uo
_
-
返回
3.2.2有源负载共集电极电路 1.电路结构
T1 为共集电极放大器
ui
T2,T3 为 NPN 型基本比例电流源电路
uCE2↓→T2 饱合
∴u∴omuaxo=mEin≈c-UC-EE1(es+atU) CE2(sat)
3 uim传ax=输Ec特-U性CE1方(sat)程+U:BE1
uo
ui
UBE1
ui
UT
ln
IQ
u0 RL
IS1
返回 休息1 休息2
§3.3 差动(差分)放大电路的特性与分析:
3.3.1 差放的偏置,输入和输出信号及连接方式 3.3.2 共射差放理想对称时的大信号特性 3.3.3 基本共射差放理想对称时的微变等效分析 3.3.4 有源负载共射差放
作用:稳定静态工作点
T
IC1
IE1
IC 2 I E2
I EE I E1 I E 2
U E U BE U B U E
IB
IC
1
IC2
对共模输入有强负反馈作用
IC1↓↑
IB1↓
↑
IC1↑
IB2↓
UBE1
UE
UBE2
IE1 ↑ IE2 ↑
ui1 IEE↑
ui2
-Ee
返回
3.3.1差放的偏置,输入和输出信号及连接方式
EC
UBE RR
uo RL
RR11
RR22
-Ee
uo
电E路C 仿真
Rb
· · + UQBE
C2 ui
+
ui D
-
uo
Re
RL
-