第5章 模拟集成电路基础优秀课件
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《模拟集成电路基础》PPT课件
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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
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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
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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.
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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），
模拟集成电路版图基础讲解62页PPT
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank y制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
模拟集成电路教学课件PPT
2. 微电流源
4. 组合电流源
6.1.2 FET电流源
1. MOSFET镜像电流源 2. MOSFET多路电流源 3. JFET电流源
6.1.1 BJT电流源电路
1. 镜像电流源
T1、T2的参数全同 即β1＝β2，ICEO1＝ICEO2
UBE2 =UBE1 IE2 = IE1 IC2 = IC1
当β较大时，IB可忽略
6.2.1 差分式放大电路的一般结构 6.2.2 射极耦合差分式放大电路 6.2.3 源极耦合差分式放大电路
6.2.1 差分式放大电路的一般结构
1. 引入原因：直接耦合电路的特殊问题
问题 1
前后级Q点相互影响
ui
R1 RC1
R2 T1
解决办法
增加R2 、RE2 : 用于设置合适的Q点。
+UCC RC2
T2 uo RE2
7
问题 2 零点漂移
uo
指输入信号电压为零时，输出电压发
生缓慢地、无规则地变化的现象。
O
t
产生的原因：晶体管参数随温度变化、
电源电压波动、电路元件参数的变化。 危害：
直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。
严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效
信号电压还是漂移电压。
解决办法 输入级采用差动放大电路
+ -
RC
uO1
T1
uO2 uO
T2
RC
ui2 =uic
uid 2
IO –VEE
+VCC
ui2 + -
共模信号大小相等，相位相同；
差模信号大小相等，相位相反。
共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分
模拟集成电路(课件)
16
−3
Φ B = Φ F (p ) − Φ F (n ) = 0.53 − (− 0.35) = 0.88V
P-N结耗尽区
耗尽区宽度：
⎤ ⎡ 2ε 0ε si Φ B NA xn = ⎢ ⎥ q N D (N A + N D )⎦ ⎣
1 2
⎤ ⎡ 2ε 0ε si Φ B ND xp = ⎢ ⎥ q N A (N A + N D )⎦ ⎣
– CAD
• 难以利用自动设计工具
模拟集成电路设计步骤
模拟集成电路设计步骤
电路设计
物理版图设计
根据工艺版图设计规则设计器件、器件之间的互联、 电源和时钟线的分布、与外部的连接。
电路测试
电路制备后对电路功能和性能参数的测试验证。
层次设计
描述格式 设计 电路层次 系统 系统说明/仿真 Matlab、ADMS… 电路性能 netlist /simulation 版图布局 layout 参数化模块/单元 layout 行为模型 物理 模型
P-N结
• 讨论P-N结反偏和耗尽区电容对了解寄生电容是 十分重要的
– 假定P是重掺杂，N是轻掺杂。
E
P+
Xp Xn
N−
耗尽区
– 空穴从P扩散到N区，留下固定的负电荷。在N区同样 会留下固定的正电荷，在界面处建立了电场。 扩散电流 = 漂移电流
P-N结耗尽区
PN结内建势
kT N A N D Φ B = Φ F (p ) − Φ F (n ) = ln q n i2
半导体器件和模型
• 半导体PN结 • MOS器件
– 基本概念 – 阈值电压 – I/V特性 – 二级效应 – 器件模型
本征半导体
−3
Φ B = Φ F (p ) − Φ F (n ) = 0.53 − (− 0.35) = 0.88V
P-N结耗尽区
耗尽区宽度：
⎤ ⎡ 2ε 0ε si Φ B NA xn = ⎢ ⎥ q N D (N A + N D )⎦ ⎣
1 2
⎤ ⎡ 2ε 0ε si Φ B ND xp = ⎢ ⎥ q N A (N A + N D )⎦ ⎣
– CAD
• 难以利用自动设计工具
模拟集成电路设计步骤
模拟集成电路设计步骤
电路设计
物理版图设计
根据工艺版图设计规则设计器件、器件之间的互联、 电源和时钟线的分布、与外部的连接。
电路测试
电路制备后对电路功能和性能参数的测试验证。
层次设计
描述格式 设计 电路层次 系统 系统说明/仿真 Matlab、ADMS… 电路性能 netlist /simulation 版图布局 layout 参数化模块/单元 layout 行为模型 物理 模型
P-N结
• 讨论P-N结反偏和耗尽区电容对了解寄生电容是 十分重要的
– 假定P是重掺杂，N是轻掺杂。
E
P+
Xp Xn
N−
耗尽区
– 空穴从P扩散到N区，留下固定的负电荷。在N区同样 会留下固定的正电荷，在界面处建立了电场。 扩散电流 = 漂移电流
P-N结耗尽区
PN结内建势
kT N A N D Φ B = Φ F (p ) − Φ F (n ) = ln q n i2
半导体器件和模型
• 半导体PN结 • MOS器件
– 基本概念 – 阈值电压 – I/V特性 – 二级效应 – 器件模型
本征半导体
《模拟电子技术基础教程》课件第五章
（2）虚断
“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为 等效开路，这一特性称为虚开路，简称虚断，显然不能将两输入端 真正断路。
i–=i+→0：相当于运放两输入端“虚断路”。
同样，虚断路不能理解为输入端开路，只是输入电流小到了可以 忽略不计的程度。
02 集成运算放大器在信号 运算方面的运用
第二代集成运放 以二十世纪六十 年代的μA741型 高增益运放为代 表，在不增加放 大级的情况下可 获得很高的开环 增益。电路中还 有过流保护措施 。但是输入失调 参数和共模抑制 比指标不理想。
第三代集成 运放代以二十世 纪七十年代的 AD508为代表， 其特点使输入级 采用了“超β管” ，且工作电流很 低。从而使输入 失调电流和温漂 等项参数值大大 下降。
2.采用直接耦合作为级间耦合方式
由于集成工艺不易制造大电容，集成电路中电容量一般不超过 100pF，至于电感，只能限于极小的数值（1H以下）。因此，在集成 电路中，级间不能采用阻容耦合方式，均采用直接耦合方式。
3.采用多管复合或组合电路
集成电路制造工艺的特点是晶体管特别是BJT或FET最容易制作， 而复合和组合结构的电路性能较好，因此，在集成电路中多采用复合 管（一般为两管复合）和组合（共射—共基、共集—共基组合等）电 路。
6. 开环带宽fH
fH是指使运放开环差模电压增益Aod下降为直流增益的 倍（相当于-3dB）时的信号频率。由于运放的增益很高，因此1 fH2
一般较低，约几赫兹至几百赫兹左右（宽带高速运放除外）。
7. 转换速率SR
这是指运放在闭环状态下，输入为大信号（如矩形波信号等 ）时，其输出电压对时间的最大变化速率，即
第四代集成运 放以二十世纪 八十年代的 HA2900为代 表，它的特点 是制造工艺达 到大规模集成 电路的水平。
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
_
模拟集成电路ppt课件
T1、T2、T3的基极并联。
电路用一个基准电流IREF获得了多个电流输出。
IC1IE1IRREe1RFe
IC2IE最2新版整I理RRpEpet 2RFe
IC3IE3IRREe3RFe
10
6.1.1.4 电流源作用
镜像电流源
提供直流偏置 作为有源负载 例电流源作为有源负载： 例P315 6.6.1
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阻Rid是基本放大电路的两倍。
Rid 2 rbe
单端输出时， Ro Rc
双端输出时， Ro 2Rc
(5)共模抑制比
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36
讨论：
双端输出： KCMR 共模抑制能力最强；
单端输出：
R C /R / L
K CM =R A A V VD C R C /R / L rb e2 1 rb e2 ro
双端输出时：
Avd
(Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
(2)单共端模输电出压时放：大倍数Avd2R Rbc //rRbLe
与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：
双端输出时：
Avc 0
单端输出时：
Avc
R'L 2Re
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35
6.2.1 基本差分式放大电路
(3)差模输入电阻 不论是单端输入还是双端输入，差模输入电
C1
双端输入、单端输出；
单端输入、单端输出；
单端输入、双端输出；
恒流源的作用 相当于阻值很大的电阻。
最新版整理ppt
C2
20
6.2.1 基本差分式放大电路
1. 电路组成 差模信号：vi d=vi 1vi 2
共模信号：vic
模拟电子技术基础简明教程第三版PPT课件第五章
差分放大电路四种接法的性能比较
接法 差分输入 性能 双端输出
差分输入 单端输出
单端输入 双端输出
单端输入 单端输出
Ad
( RC
//
RL 2
)
1 (Rc // RL )
(Rc
//
RL 2
)
R rbe
2 R rbe
R rbe
KCMR
很高
较高
很高
1 (Rc // RL )
2 R rbe 较高
2、长尾式差分放大电路
可减小每个管子输出端的温漂。
(1)电路组成
Re 称为“长尾电阻”。
且引入共模负反馈。
Rc
Rc +VCC
Re 愈大，共
模负反馈愈强。
Ac 愈小。每个管
+ uId
子的零漂愈小。
对差模信号
R
~+1 2 uId
~+1 2 uId
R
+ uo
VT1
VT2
Re
VEE
无负反馈。
图 5.2.8 长尾式差分放大电路
Δ uo Δ uId
Au1
(3) 共模抑制比
差分放大电路 输入电压
差模输入电压 uId
共模输入电压 uIc (uIc大小相等，极性相同) +VCC
共模电压放大倍数：
Ac
Δ uo Δ uIc
+
uIc ~
Ac 愈小愈好，而 Ad 愈大愈好
Rb
Rc
+ uo
Rc Rb
R
VT1
VT2
R
图 5.2.7 共模输入电压
Ad
( RC
//
5模拟集成电路
Io＝IC2≈IREF＝
V CC V BE (V E)EV CC V EE
R
R
IR——基准电流
Io——提供给其他放大级的偏置电流
T1、T2具有良好的对称性。
代表符号
6.1.1 BJT电流源电路
1. 镜像电流源 动态电阻
ro
( iC2 )1 vC E2
IB2
rce
一般ro在几百千欧以上
+EC R IR=500μA
10μA
IC1 489.5μA
T1 5μA
10.5μA 0.1μA
T2 0.5μA
10.2k
50μA
489.5μA
4.9μA 1.2k
6.1.1 BJT电流源电路
5. 高输出阻抗电流源
IR EF V CC V B3E R V B E 2 V EE
Io
IC2
A3 A1
5、集成运算放大器的特点
（1）同一芯片上的元件是同一工艺制造出来的，故具有同相 偏差。元件参数偏差方向一致，温度均一性好。
（2）尽量采用三极管代替电阻、电容和二极管等元件。
尽量多用NPN型管，少用PNP管。
二、运算放大器及其特点
6、集成运算放大器的方框图
u-
输入级
u+
中间级
偏置 电路
输出级
三、直接耦合放大器的特点
UT
(ln
IE1 IS1
ln
IE2 IS2
)
∵ IS1≈IS2 IE1≈IC1≈ IR IE2≈IC2≈I0
代入上式得
IE2Re
IoRe
UT
lnIR Io
（当IR、Re确定时，I0确定）
精品教程-模拟集成电路共45页文档
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
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11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他 而有收 益。-- 马钉路 德。
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第5章 模拟集成电路 基础
5.1 概述
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。
集成电路体积小、 重量轻、 耗电少、 可靠性高， 已成为现 代电子器件的主体。 集成电路分数字与模拟两大类。
（1）集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的， 邻近 的器件具有良好的对称性， 而且受环境温度和干扰的影响后的变 化也相同， 因而特别有利于实现需要对称结构的电路。
（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 路中的电阻是使用半导体材料的体电阻制成的， 因而很难制造大 的电阻， 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。
（4）因为硅片上不宜制作高阻值电阻，所以在集成运放 中常用有源元件（晶体管或场效应管）取代电阻。 （5）集成晶体管和场效应管因制作工艺不同，性能上有 较大差异，所以在集成运放中常采用复合形式，以得到 各方面性能俱佳的效果。
5.2 集成运放中的电流源电路
集成运放电路中的晶体管和场效应管，除了 作为放大管外，还构成电流源电路，为各级提供 合适的静态电流，或作为有源负载取代高阻值的 电阻，从而增大放大电路的电压放大倍数。本节 将介绍常见的电流源电路以及有源负载的应用。
基于比例电流源的多路电流源
集成运放是一个 多级放大电路， 因而需要多路电 流源分别给各级 提供合适的静态 电流。可以利用 一个基准电流去 获得多个不同的 输出电流，以适 应各级的需要。
当 IE0确定 ，各 后级只要选阻 择 ，就 合可 适以 的得 电到。所需的电
多集电极管构成的多路电流源
T多为横向PNP型管，当基极电流一定时，集 电极电流之比等于它们的集电区面积之比。设 各集电区面积分别为S0、S1、S2。
5.1.2 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。
例一：图示电路是型号为F007的通用型集成运放的电流源
部分。其中T10与T11为纵向NPN管；T12与T13是横向PNP型管， 其β均为5。各管的b-e间电压值均约为0.7V。试求出各
管的集电极电流。
解：图中R5上的电流是基准电流，根据R5 所在回路可以求出
IR2VCCUR E51B2UBE 110.73mA
镜像电流源
基准电流 输出电流
IR
VCCUBE R
IC1 2 IR
当 2 时 ，C 1 IIR
条件：两管参数对称
分析
镜像电流源分析
由两只特性完全相同
的管子T0和T1构成， UCE0=UBE0，从而保证T0
工作在放大状态。
集成运放中纵向晶体管的β均在百倍以上。若基本电 流源中采用横向PNP管，则β只有几倍。
（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。 集成晶体管有纵向NPN型管(β值高、性能 好)、 横向PNP 型管(β值低、但反向耐压高）和场效应管， 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。
改进型镜像电流源
加射极输出器的电流源
在镜像电流源T0管的集电极与基极之间加 一个射极输出的晶体管T2。利用T2管的电流 放大作用，减小了基极电流IB0和IB1对基准 电流IR的分流。在实际电路中，有时在T0管 和T1管的基极与地之间加电阻Re2，用来增 大T2管的工作电流，从而提高T2的。
若10，则 代 入 上 式 IC1 可 0.9得 8I2R。 说 明 即 很 使小 ，也 可 以I认 C1 为 IR， IC1与IR保 持 很 好 的 镜 。 像 关 系
5.2.1 电流源电路
电流源电路是指能够输出恒定电流的电路。由第1章 晶体管（场效应管）的特性已知， 晶体管（场效应管） 本身便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。 它主要提供集成运放中各级合适的静态电流或作为有源 负载代替高阻值电阻， 以提高放大电路的放大倍数。
比例电流源
基准电流 输出电流
分析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。
微电流源
基准电流 输出电流
分析
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。
集成运放输入级放大管的集电极（发射极） 静态电流很小，往往只有几十微安，甚至 更小。为了只采用阻值较小的电阻，而又 获得较小的输出电流，可以将比例电流源 中Re0的阻值减小到零。
T10与T11构成微电流源
IC10
UT R4
ln IR IC10
26ln 3
0I.C7103A
利用累试法或图解法求出 IC1028A
模拟集成电路的种类很多， 有集成运算放大器(简称集成运放)， 集成功率放大器， 集成模拟乘法器， 集成锁相环， 集成稳压器等。 在模拟集成电路中， 集成运算放大器是最为重要、 用途最广的一 种， 这里主要介绍集成运放的内部电路、 工作原理、 性能指标及 常用等效模型。
5.1.1 集成电路中的元器件特点
MOS管多路电流源
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。
5.1 概述
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。
集成电路体积小、 重量轻、 耗电少、 可靠性高， 已成为现 代电子器件的主体。 集成电路分数字与模拟两大类。
（1）集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的， 邻近 的器件具有良好的对称性， 而且受环境温度和干扰的影响后的变 化也相同， 因而特别有利于实现需要对称结构的电路。
（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 路中的电阻是使用半导体材料的体电阻制成的， 因而很难制造大 的电阻， 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。
（4）因为硅片上不宜制作高阻值电阻，所以在集成运放 中常用有源元件（晶体管或场效应管）取代电阻。 （5）集成晶体管和场效应管因制作工艺不同，性能上有 较大差异，所以在集成运放中常采用复合形式，以得到 各方面性能俱佳的效果。
5.2 集成运放中的电流源电路
集成运放电路中的晶体管和场效应管，除了 作为放大管外，还构成电流源电路，为各级提供 合适的静态电流，或作为有源负载取代高阻值的 电阻，从而增大放大电路的电压放大倍数。本节 将介绍常见的电流源电路以及有源负载的应用。
基于比例电流源的多路电流源
集成运放是一个 多级放大电路， 因而需要多路电 流源分别给各级 提供合适的静态 电流。可以利用 一个基准电流去 获得多个不同的 输出电流，以适 应各级的需要。
当 IE0确定 ，各 后级只要选阻 择 ，就 合可 适以 的得 电到。所需的电
多集电极管构成的多路电流源
T多为横向PNP型管，当基极电流一定时，集 电极电流之比等于它们的集电区面积之比。设 各集电区面积分别为S0、S1、S2。
5.1.2 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。
例一：图示电路是型号为F007的通用型集成运放的电流源
部分。其中T10与T11为纵向NPN管；T12与T13是横向PNP型管， 其β均为5。各管的b-e间电压值均约为0.7V。试求出各
管的集电极电流。
解：图中R5上的电流是基准电流，根据R5 所在回路可以求出
IR2VCCUR E51B2UBE 110.73mA
镜像电流源
基准电流 输出电流
IR
VCCUBE R
IC1 2 IR
当 2 时 ，C 1 IIR
条件：两管参数对称
分析
镜像电流源分析
由两只特性完全相同
的管子T0和T1构成， UCE0=UBE0，从而保证T0
工作在放大状态。
集成运放中纵向晶体管的β均在百倍以上。若基本电 流源中采用横向PNP管，则β只有几倍。
（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。 集成晶体管有纵向NPN型管(β值高、性能 好)、 横向PNP 型管(β值低、但反向耐压高）和场效应管， 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。
改进型镜像电流源
加射极输出器的电流源
在镜像电流源T0管的集电极与基极之间加 一个射极输出的晶体管T2。利用T2管的电流 放大作用，减小了基极电流IB0和IB1对基准 电流IR的分流。在实际电路中，有时在T0管 和T1管的基极与地之间加电阻Re2，用来增 大T2管的工作电流，从而提高T2的。
若10，则 代 入 上 式 IC1 可 0.9得 8I2R。 说 明 即 很 使小 ，也 可 以I认 C1 为 IR， IC1与IR保 持 很 好 的 镜 。 像 关 系
5.2.1 电流源电路
电流源电路是指能够输出恒定电流的电路。由第1章 晶体管（场效应管）的特性已知， 晶体管（场效应管） 本身便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。 它主要提供集成运放中各级合适的静态电流或作为有源 负载代替高阻值电阻， 以提高放大电路的放大倍数。
比例电流源
基准电流 输出电流
分析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。
微电流源
基准电流 输出电流
分析
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。
集成运放输入级放大管的集电极（发射极） 静态电流很小，往往只有几十微安，甚至 更小。为了只采用阻值较小的电阻，而又 获得较小的输出电流，可以将比例电流源 中Re0的阻值减小到零。
T10与T11构成微电流源
IC10
UT R4
ln IR IC10
26ln 3
0I.C7103A
利用累试法或图解法求出 IC1028A
模拟集成电路的种类很多， 有集成运算放大器(简称集成运放)， 集成功率放大器， 集成模拟乘法器， 集成锁相环， 集成稳压器等。 在模拟集成电路中， 集成运算放大器是最为重要、 用途最广的一 种， 这里主要介绍集成运放的内部电路、 工作原理、 性能指标及 常用等效模型。
5.1.1 集成电路中的元器件特点
MOS管多路电流源
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。