6- 模拟集成电路

1 vic = (vi1 + vi 2 ) 2
vid = vi1 vi 2
例如： =6mV,其中 其中v 例如：vi1=10mV,vi2=6mV,其中vic=(vi1+vi2)/2=8mV, vi1=８mV+２mV mV+２ =4mV,则原信号可分解为 则原信号可分解为： vid=vi1-vi2=4mV,则原信号可分解为： mVvi２=８mV-２mV
IC1 ≈ I E1 I R = REF e Re 1 IC 2 ≈ I E 2 I REF Re = Re 2 IC 3 ≈ I E 3 I REF Re = Re 3
电流 IC1、IC2 ... 可获得不同比例的输出
——用于输入级 §6.2 差分式放大电路 ——用于输入级
vi1 vi2
差分式 放大电路
IRE
F
R
∴VBE1 = VBE 2 = VBE，B1 = I B 2 = I B I I C1 = I C 2 = I C
RL T2
IREF
1
2
2IB IB1
I REF
Ic1
VCC + VEE VBE VCC + VEE = ≈ R R
ro
T1
VBE1
I C1 = I REF 2 I B
RL
= I REF
零点漂移的抑制须在多级放 零点漂移的抑制须在多级放 大电路的最前级（输入级） 大电路的最前级（输入级） 开始， 开始，作为输入级的放大电 采用差分式放大电路。 路应采用差分式放大电路 路应采用差分式放大电路。
二、BJT射极耦合差分式放大电路的结构、分类 BJT射极耦合差分式放大电路的结构、 射极耦合差分式放大电路的结构
6
模拟集成电路
6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术 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 2.2 理想运算放大器 2.3 基本线性运放电路 2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用 *6.5 实际集成运算放大器的主要参数和对应用 实际集成运算放大器 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 放大电路中的噪声与干扰
差模和共模信号同时存在时, 差模和共模信号同时存在时 可由叠加原理求总输出
vo = A vid + A vic vd vc
（三）、零点漂移及抑制 ）、零点漂移及抑制 +VCC RB RC T vi vic
=0时 当有用信号vi=0时,
由于温度变化及干扰等共模信号的存 并不为零, 在,可以测出输出电压v0并不为零,而 为缓慢地、无规则地变化着，出现不 为缓慢地、无规则地变化着， 应有的输出信号。 应有的输出信号。
四、电流源在放大电路中作为直流偏置的 电流源在放大电路中作为直流偏置的 应用及作用 +VCC
+VCC Is RB C1 ro RC C2 Is RB C1 RCro C2 RB C1 Is
+VCC RC C2
vi
vO
vi
vO
vi
vO
ro
作用: 作用:１.提供稳定偏 置电流I 2.提高输 置电流IB；2.提高输 入电阻， 入电阻，Ri=rbe//ro、
2 I C1
β
-VEE 显然I 无关， 显然IC2与RL无关，相当于 提供恒定的电流。 向RL提供恒定的电流。
IC2 = IC1 = I REF
较大时） （当 β 较大时）
1 1+ 2
≈ IREF
β
(2).负载电流I 的确定: (2).负载电流IC2的确定: 负载电流 +VCC
IRE
F
(3)、 (3)、电流源在放大电路的应用 +VCC
1
ic1
RC vo
RC ic2 Biblioteka c1 T vi11RC vo vo1 vo2 T2 vE
RC ic2
vo1 vo2 T2 vi2 vE ro
vi2
置零
置零
导线 对差模信号 代替
ve = 0
差模信号 交流通路
差模信号交流通道
差模微变等效电路 RC ic2
差模动态分析步骤
ic1 T vi1
1
RC vo
RC ic1 T1 vi1 vE
+VCC RC vo1 vo2 T2 ic2
+
-
vi2
+
-
Io
ro –VEE
三、射极耦合差分式放大电路的分析
（一）、静态分析 ）、静态分析
+VCC RC
令：vi1 = vi2 = 0
RC vo1 vo2
VCE1Q Q VCE2Q Q
∵电路完全对称，∴ RC1=RC2=RC I 电路完全对称， 对称 ic1 C1Q Q ∴ 算一个管子即可 T
（2）、工作原理、 ）、工作原理、 工作原理 参数计算 IREF
I C = I REF
+VCC R
∑ IB
β
Ic
∑IB β
T0
∑ IB
Ic1
Ic2
Ic3
T1 Re1 Re2
T2 Re3
T3
当 β 较大时
I C ≈ I REF
∵ β 、 BE 相同 V
Re
T
∴ I E Re ≈ I REF Re = I E 1 Re1 = I E 2 Re 2 = I E 3 Re 3 ∴
R 2I B T1
IB1 VBE1
Ic2 IB2 VBE2
RL
Ic1
T2
T2
T3
RL T1
v0
IREF
I C 2 = I C1 ≈ I REF
I REF VCC + V EE ≈ R
-VEE
vi
∴ R确定 I REF 确定 I C 2确定 ( ∴ 把I C 2看作I REF的镜像 )
若需 电流的电流源,则要求R 若需A级电流的电流源,则要求R 很大, IC中难以实现 中难以实现, 很大,在IC中难以实现,可采用微 电流源电路。 电流源电路。
1
+
-
vi1
vE ro –VEE
-
Io
1 1、差模信号双端输入情况的动态分析 (vi1 = vi 2 = vid ) 、 2 差模信号交流通道 (1)、步骤：原电路 、步骤：
+VCC RC vo T1 vi1 Io vo1 vE ro –VEE vo2 T2
（二）、动态分析 ）、动态分析
置零
RC ic2 ic1 T vi2 vi1
v0
v0 voc t
把温度变化及干扰等共模信 号在放大电路的输出端造成 缓慢地、 的缓慢地、无规则地变化的 输出信号称为零点漂移。 输出信号称为零点漂移。 零点漂移 对应 的输出称为零点漂移电压 零点漂移电压v 的输出称为零点漂移电压v0c； 把它折算到输入端的电压称为 等效输入漂移电压v 等效输入漂移电压vic
二、模拟集成电路的特点
1. 各元件在同一个芯片上，对称性好。 各元件在同一个芯片上，对称性好。 2.用有源元件代替无源器件 用有源元件代替无源器件
高阻值电阻用三极管代替或外接。 高阻值电阻用三极管代替或外接。
3. 采用复合结构的电路 4. 级间采用直接耦合方式
以下的小电容用PN结的结电容构成 结的结电容构成； 几十 pF 以下的小电容用 结的结电容构成；大电容要 外接。 外接。
5. 二极管一般用三极管的发射结构成。 二极管一般用三极管的发射结构成。
三、BJT在模拟集成电路的特殊应用 BJT在模拟集成电路的特殊应用
1、用BJT构成二极管 BJT构成二极管 2、用BJT构成电流源 BJT构成电流源 和高值电阻 BJT
Is ro
c b e
b A
e K
若电流源的电流越恒定,r 若电流源的电流越恒定,ro 就越大,可得到高值电阻。 就越大,可得到高值电阻。
2 、共模输入信号 ： vi1=vi2=vic
主要由有温度、干扰等引起的 主要由有温度、 等效输入信号。 等效输入信号。
2、共模电压增益 Avc: c
vo A = vc vic
3 、任意输入信号： 任意输入信号：
对放大电路而言， 对放大电路而言，其值越 小越好。 小越好。
一对任何输入信号 可分解为差模输入和共模输入的线性组合 其中： 其中：
ic2 Q IC2Q T2 vi2 +
∵ CC = IC1Q RC +VCE1Q VBE1 V ∴ CE1Q =VCC IC1Q RC +VBE1 V 即VCE1Q =VCE2Q =VCC ICQ RC + 0.7
VBE1 =VBE2 =VBE =0.7V 1 IC1Q = IC2Q = ICQ = I0 2
2、微电流源
+VCC
IRE
F
T2管射极串有电阻Re2
IC 2 ≈ I E 2 VBE 1 VBE 2 VBE = = Re 2 Re 2
R
Ic 2
RL T2
Ic 1
∵ VBE 值较小， 值较小，
∴ 用不大的 Re 2 就 可 到 得 微 小 的 I c 2
特点： 无关， 特点：（１）IC2与RL无关，相当于 向RL提供恒定的电流。 管对T （２）Ｔ1管对T2管具有温度 补偿作用,热稳定性好。 补偿作用,热稳定性好。
作用: 作用:１.提供稳定偏 作用: 作用:１.提供稳定偏 置电流IE和IC ,稳定 置电流I 置电流I 置电流IE和IC ,稳定 静态工作点；2.提高 静态工作点；2.提高 静态工作点；2.提高 输入电阻， 静态工作点；2.提高 输入电阻， 电压放大倍数。 电压放大倍数。 R = R // r + (1+ β)r