模拟电子电路 模拟集成电路系统1
CMOS 模拟集成电路课件完整
VTHN VTHN0
2qsi Na Cox
VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5
.op .dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5 .plot dc -I(vds) .probe
*model .MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U +LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7
.end
Systems
Ch13 开关电容电路
Ch14 DAC/ADC
complex Ch10 运算放大器 Ch7 频率响应
Ch11 稳定性和频 率补偿
Ch8 噪声
Ch12 比较器 Ch9 反馈
Ch3 电流源电流镜 simple Ch4 基准源 Circuits
Devices
Ch5 单级放大器 ch2 MOS器件
*Output Characteristics for NMOS M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u
VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5
设计
属性/规范
系统/电路1
系统/电路2 系统/电路3
……
一般产品描述、想法 系统规范要求的定义
系统设计 电路模块规范定义
电路实现 电路仿真
否
是否满足系统规范
是 物理（版图）设计
物理（版图）验证
寄生参数提取及后仿真
否
是否满足系统规范
模拟电子电路multisim仿真(很全-很好)【范本模板】
仿真1。
1.1 共射极基本放大电路按图7。
1-1搭建共射极基本放大电路，选择电路菜单电路图选项(Circuit/Schematic Option )中的显示/隐藏(Show/Hide)按钮，设置并显示元件的标号与数值等。
１.静态工作点分析选择分析菜单中的直流工作点分析选项（Analysis/DC Operating Point）（当然，也可以使用仪器库中的数字多用表直接测量)分析结果表明晶体管Ｑ１工作在放大状态。
２.动态分析用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10kH)，用示波器观察到输入,输出波形。
由波形图可观察到电路的输入，输出电压信号反相位关系。
再一种直接测量电压放大倍数的简便方法是用仪器库中的数字多用表直接测得。
３。
参数扫描分析在图７。
１－１所示的共射极基本放大电路中，偏置电阻Ｒ１的阻值大小直接决定了静态电流ＩＣ的大小,保持输入信号不变，改变Ｒ１的阻值，可以观察到输出电压波形的失真情况。
选择分析菜单中的参数扫描选项（Analysis/Parameter Sweep Analysis),在参数扫描设置对话框中将扫描元件设为Ｒ１,参数为电阻,扫描起始值为１００Ｋ，终值为９００Ｋ，扫描方式为线性，步长增量为４００Ｋ,输出节点５,扫描用于暂态分析。
４。
频率响应分析选择分析菜单中的交流频率分析项（Analysis/AC Frequency Analysis）在交流频率分析参数设置对话框中设定：扫描起始频率为１Hz，终止频率为１GHz,扫描形式为十进制,纵向刻度为线性，节点５做输出节点。
由图分析可得：当共射极基本放大电路输入信号电压ＶＩ为幅值５mV的变频电压时，电路输出中频电压幅值约为０.５Ｖ，中频电压放大倍数约为－１００倍，下限频率（Ｘ１）为１４.２２Hz，上限频率（Ｘ２）为２５.１２MHz,放大器的通频带约为２５。
１２MHz.由理论分析可得，上述共射极基本放大电路的输入电阻由晶体管的输入电阻rbe限定,输出电阻由集电极电阻Ｒ３限定。
电路中的集成电路与模拟电路设计
电路中的集成电路与模拟电路设计在现代电子技术领域中，集成电路和模拟电路设计是无法分开的两大重要部分。
集成电路是电子元件的组合，而模拟电路设计则侧重于信号的处理和传输。
本文将重点探讨电路中的集成电路与模拟电路设计的相关内容，包括其定义、应用以及设计方法等。
一、集成电路的概念与应用集成电路是应用微电子技术的产物，它将电子元件（如二极管、晶体管等）以微小尺度集成到芯片上，通过集成技术的手段实现多电子元件的功能。
相比于传统的离散电路设计，集成电路在体积、功耗、可靠性等方面有明显的优势，被广泛应用于通信、计算机、消费电子等领域。
集成电路的设计过程包括电路拓扑设计、电路功能设计和电路布局设计等步骤。
其中，电路拓扑设计是指确定电路元件之间的连接方式和拓扑结构，电路功能设计则是明确电路的功能和性能要求，并选取适合的元件进行组合。
电路布局设计则是将电路元件在芯片上的位置进行优化，以实现最佳的电路性能。
二、模拟电路设计的基本原理与方法模拟电路是处理和传输连续信号的电路，与数字电路不同，它能够处理连续的信号，如声音、温度等。
模拟电路设计常用于放大、滤波和调制解调等信号处理领域，如音频放大器、射频前端等。
在模拟电路设计中，首先需要进行电路规划，确定电路的整体结构和功能模块。
其次，需要根据信号特性选择合适的电路拓扑结构，如共射、共集和共基等。
接着，进行元件选取，选取合适的电阻、电容、电感等元件，并进行参数计算。
最后，进行电路调试和性能优化，通过仿真和实验验证电路的性能。
模拟电路设计中还需要注意一些设计技巧和方法。
如去耦（Decoupling）电容的设计，用于消除噪声和电源抖动；温度补偿电路的设计，用于稳定电路在不同温度下的工作性能；信号调理电路的设计，用于提高信号质量和减小信号失真等。
三、集成电路与模拟电路的结合与创新集成电路与模拟电路既有相互独立的存在，也有一定程度上的结合。
集成电路中常常包含模拟电路模块，如模拟信号处理、模拟-数字转换等。
模电课件-第1章-精选文档
直（交）流→交（直）流。
（5）信号发生电路：产生正弦、三角、矩形波等。 （6）直流电源：将交流电转换成不同输出电压和电流的 直流电。
33 MHz
目录
Analog Electronics
1
导言
33 MHz
2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 晶体三极管及放大电路基础 5 场效应管放大电路 6 模拟集成电路 7 反馈放大电路 8 信号的运算和滤波 9 波形的发生与变换电路 10 直流稳压电源
信号的 信号的 信号的
信号的
提取
传感器 接收器
预处理
隔离、滤波 放大、阻抗 变换
加工
运算、转 换、比较
执行
功率放大 A/D转换
33 MHz
图1.2.1电子信息系统示意图
Analog Electronics
1.2.3
电子信息系统中的模拟电路
信号的 预处理 信号的 加工 信号的 执行
信号的 提取
（1）放大电路：用于信号的电压、电流或功率放大。 （2）滤波电路：用于信号的提取、变换或抗干扰。
Analog Electronics
模拟电子技术基本教程 Fundamentals of Analog Electronics 华成英 主编
33 MHz
Analog Electronics 1. 电子技术的发展简史
电子技术诞生的历史虽短，但深入的领域却是最深最广， 它不仅是现代化社会的重要标志，而且成为人类探索宇宙宏观 世界和微观世界的物质技术基础。 1904年第一只电子器件发明以来，世界电子技术经历了 电子管、晶体管和集成电路等重要发展阶段。
什么是电子电路中的模拟集成电路它们有什么特点
什么是电子电路中的模拟集成电路它们有什么特点电子电路中的模拟集成电路及其特点电子电路中的模拟集成电路是指能够在电子设备中具有某种特定功能的集成电路。
相比数字集成电路，模拟集成电路主要用于处理连续信号，广泛应用于各种电子设备中，如通信设备、音频设备、传感器等。
本文将详细介绍模拟集成电路的定义、分类以及其特点。
一、模拟集成电路的定义及分类模拟集成电路是指能够对连续信号进行放大、滤波、调制等处理的集成电路。
它能够模拟连续信号的变化，以实现信号的处理和控制。
根据不同的功能和结构，模拟集成电路可以分为以下几类：1. 放大器类集成电路：包括运算放大器、差分放大器、功率放大器等。
这些电路能够对信号进行放大，提高信号的幅值或功率。
2. 滤波器类集成电路：用于对信号进行频率选择和滤波处理，包括通带滤波器、带阻滤波器等。
这些电路能够排除杂散信号，并提取所需频率范围内的信号。
3. 驱动器类集成电路：用于控制外部设备，如电机驱动器、显示驱动器等。
这些电路能够根据输入信号的变化来控制外部设备的工作状态。
4. 传感器接口类集成电路：用于连接传感器与其他电路，将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号。
这些电路能够实现模拟信号与数字电路之间的接口转换。
二、模拟集成电路的特点1. 连续性：模拟集成电路能够对连续信号进行处理，能够完成对信号幅值、频率等连续变化的模拟。
相比之下，数字集成电路只能处理离散的数字信号。
2. 稳定性：模拟集成电路对环境的温度、电压变化等具有一定的稳定性，能够在不同的工作条件下维持良好的性能。
这对于要求高精度、高稳定性的应用场景非常关键。
3. 噪声：模拟集成电路在工作过程中会产生一定的噪声，这是由于元件本身的噪声以及电路结构引起的。
因此，在设计模拟集成电路时需要注意降低噪声对信号质量的影响。
4. 复杂度：模拟集成电路的设计和制造相对复杂，需要考虑电路的稳定性、可靠性、功耗等因素，并且对制造工艺的要求较高。
因此，模拟集成电路的开发和制造成本较高。
集成电路EDA与验证技术课件：模拟集成电路设计与仿真
模拟集成电路设计与仿真
常用命令格式： (1) DEFINE 格式：DEFINE <库名> <库路径> 例： DEFINE sample /export/cadence/IC615USER5/tools.lnx86/dfII/samples/cdslib/sa mple (2) INCLUDE 格式：INCLUDE <另外一个cds.lib 的全路径>
模拟集成电路设计与仿真
图3.2 Spectre中包含的各种仿真器
模拟集成电路设计与仿真
2．精确的晶体管模型 Spectre为所有的仿真器提供一致的器件模型，这有利于 消除不同模型间的相关性，从而得到快速收敛的仿真结果。 模型的一致性也保证了器件模型在升级时可以同时应用于所 有的仿真器。 3．高效的程序语言和网表支持 Spectre仿真平台支持多种设计提取方法，并兼容绝大多 数SPICE输入平台。Spectre可以读取Spectre、SPICE以及 Verilog-A格式的器件模型，并支持标准的Verilog-AMS、 VHDL-AMS、Verilog-A、Verilog以及VHDL格式的文本输 入。
模拟集成电路设计与仿真
5．有力衔接了版图设计平台 对于完整的版图设计平台而言，Spectre是不可或缺的重 要环节，它能方便地利用提取的寄生元件参数来快速完成后 仿真(post-layout simulation)的模拟，并与前仿真(pre-layout simulation)的模拟结果作比较，紧密的连接了电路 (Schematic)和版图(layout)的设计。 6．交互的仿真模式 设计者可以在仿真过程中快速改变参数，并在不断调整 参数和模拟之中找到最佳的电路设计结果，减少电路设计者 模拟所花费的时间。
《模拟集成电路》课件
，以便对设计的电路进行全面的测试和评估。
PART 05
模拟集成电路的制造工艺
REPORTING
半导体材料
硅材料
硅是最常用的半导体材料，具有 稳定的物理和化学性质，成熟的 制造工艺以及低成本等优点。
化合物半导体
如砷化镓、磷化铟等化合物半导 体材料，具有高电子迁移率、宽 禁带等特点，常用于高速、高频 和高温电子器件。
《模拟集成电路》课 件
REPORTING
• 模拟集成电路概述 • 模拟集成电路的基本元件 • 模拟集成电路的分析方法 • 模拟集成电路的设计流程 • 模拟集成电路的制造工艺 • 模拟集成电路的优化与改进
目录
PART 01
模拟集成电路概述
REPORTING
定义与特点
定义
模拟集成电路是指由电阻、电容、电 感、晶体管等电子元件按一定电路拓 扑连接在一起，实现模拟信号处理功 能的集成电路。
围和失真。
信号分析方法
01
02
03
04
频域分析
将时域信号转换为频域信号， 分析信号的频率成分和频谱特
性。
时域分析
研究信号的幅度、相位、频率 和时间变化特性，分析信号的
波形和特征参数。
调制解调分析
研究信号的调制与解调过程， 分析信号的调制特性、解调失
真等。
非线性分析
研究电路的非线性效应，分析 信号的非线性失真和互调失真
音频领域
模拟集成电路在音频领域中主要用于 音频信号的放大、滤波、音效处理等 功能，如音响设备、耳机等产品中的 模拟集成电路。
模拟集成电路的发展趋势
集成度不断提高
随着半导体工艺的不断发展，模 拟集成电路的集成度不断提高， 能够实现更加复杂的模拟信号处
什么是集成电路它的分类有哪些
什么是集成电路它的分类有哪些集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是在单个硅片上将大量的电子元器件集成在一起，通过微细的电路连接来实现电子功能的半导体器件。
它的发明和应用深刻影响了现代电子科技和信息时代的发展。
本文将介绍什么是集成电路以及集成电路的分类。
一、什么是集成电路集成电路是将电子元器件（如电晶体、二极管、电容器等）和电阻器等被集成在一起的块体，通过微细的连接线连接各个元器件和电阻器。
集成电路可以包含数以百万计的电子元器件，从而在很小的空间内实现复杂的电路功能。
与传统的离散电路相比，集成电路具有体积小、功耗低、可靠性高等优点。
集成电路根据集成度的不同可以分为三个层次：小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）和大规模集成电路（LSI）。
小规模集成电路一般由几个到几十个晶体管组成，主要用于数字逻辑电路的实现。
中规模集成电路通常由几百到几千个晶体管组成，可以实现更复杂的数字逻辑电路。
大规模集成电路则由上千个晶体管组成，可以实现更加复杂且功能更强大的数字电路。
二、集成电路的分类根据功能的不同，集成电路可以分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。
1. 模拟集成电路模拟集成电路是指能够处理连续信号的集成电路。
它可以对输入信号进行放大、滤波、调制等处理，输出的信号也为连续信号。
模拟集成电路广泛应用于音频放大器、射频通信、传感器信号处理等领域。
常见的模拟集成电路有运放、放大器、滤波器等。
2. 数字集成电路数字集成电路是指能够处理离散信号的集成电路。
它能够对输入的离散信号进行逻辑运算、计数、存储等处理，输出的信号为离散信号。
数字集成电路被广泛应用于计算机、通信、控制系统等领域。
常见的数字集成电路有逻辑门、微处理器、存储芯片等。
此外，根据制造工艺的不同，集成电路还可以分为多种类型，如：3. 厚膜集成电路厚膜集成电路是利用陶瓷、玻璃等材料制成基片的集成电路。
它的制造工艺相对简单，常用于一些简单的模拟电路和数字电路。
常见的集成电路类型有哪些
常见的集成电路类型有哪些集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是一种将大量的晶体管、二极管和其他电子器件及其相应的电气连接电路组合在一块半导体晶体片上的技术。
它具备高度集成、小尺寸、低功耗和可靠性高等特点，在现代电子技术领域起着举足轻重的作用。
下面介绍一些常见的集成电路类型。
1. 数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称DIC）数字集成电路采用二进制码进行信息的处理和传输，主要实现逻辑门电路、触发器、计数器、存储器等功能。
它可以将逻辑门电路等组合形成复杂的电子数字系统，广泛应用于计算机、通信、自动控制等领域。
2. 模拟集成电路（Analog Integrated Circuit，简称AIC）模拟集成电路主要用于处理连续变化的信号，具备对电压、电流和频率的精确控制。
常见的模拟集成电路包括放大器、运算放大器、滤波器和比较器等。
模拟集成电路广泛应用于音频处理、电源管理、通信以及传感器等领域。
3. 混合集成电路（Mixed-Signal Integrated Circuit，简称MSIC）混合集成电路是数字集成电路与模拟集成电路的结合体，它同时可以处理数字信号和模拟信号。
在现代电子设备中，许多功能模块需要同时处理数字数据和模拟信号，因此混合集成电路得到了广泛应用，如数据转换器、功率管理芯片等。
4. 通信集成电路（Communication Integrated Circuit，简称CIC）通信集成电路主要用于实现信息的发送、接收和处理，广泛应用于无线通信、移动通信和网络通信系统中。
通信集成电路包括信号调理电路、解调器、调制解调器和射频电路等，能够实现高速数据传输和可靠的通信连接。
5. 专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC）专用集成电路是根据特定应用需求进行设计和制造的电路，可以根据所需的功能和性能精确地实现目标。
《模拟集成电路系统》课件
滤波器电路
总结词
详细描述
滤波器电路用于提取特定频率范围的信号 ，实现信号的选择性传输。
滤波器电路由电阻、电容、电感等元件组 成，通过调整元件参数，实现对特定频率 信号的选择性传输或抑制。
滤波器电路的分类
滤波器电路的应用
根据工作原理和应用场景，滤波器电路可 分为低通、高通、带通、带阻等类型，每 种类型具有不同的性能特点。
正确性和可制造性。
制程加工
将版图转化为实际电路 ，进行制程加工和封装
测试。
制程优化
根据制程结果，对制程 进行优化，提高电路性
能和成品率。
模拟集成电路系统
05
应用
通信系统应用
01
02
03
信号放大和处理
模拟集成电路系统在通信 系统中主要用于信号的放 大和处理，以确保信号的 稳定传输。
调制与解调
在通信系统中，模拟集成 电路系统还用于信号的调 制和解调，实现信号的转 换和还原。
详细描述
稳压电源电路由电源变压器、整 流器、滤波器和稳压器组成，通 过调整元件参数，实现输出电压 或电流的稳定。
稳压电源电路的分类
根据工作原理和应用场景，稳压 电源电路可分为线性稳压电源和 开关稳压电源等类型，每种类型 具有不同的性能特点。
模拟集成电路系统
04
设计
设计流程与方法
确定设计目标
明确电路的功能、性能指标和 限制条件，为后续设计提供指
滤波器设计
模拟集成电路系统能够实 现各种滤波器设计，用于 信号的选择和处理，提高 通信质量。
音频系统应用
音频信号处理
模拟集成电路系统在音频 系统中主要用于音频信号 的处理，如音频放大、音 效处理等。
特殊集成电路基本原理与分类总结
特殊集成电路基本原理与分类总结特殊集成电路（Special Integrated Circuit，简称SIC）是一类具有特殊功能或特殊结构的集成电路。
在电子领域中，特殊集成电路广泛应用于各种领域，如通信、计算机、嵌入式系统等。
本文旨在总结特殊集成电路的基本原理和分类。
一、基本原理特殊集成电路是一种与通用集成电路（General Purpose Integrated Circuit）相对的概念。
它们之间的区别在于特殊集成电路具有更加专用化的功能，并且通常是由非复杂电路组成的。
特殊集成电路的基本原理与通用集成电路相似，在硅片上通过控制运算放大器、逻辑门、存储器单元等基本电路单元的连接和工作方式来实现特定的功能。
与通用集成电路相比，特殊集成电路更加注重电路的功能定制与功耗优化。
二、分类特殊集成电路根据其功能和结构的特点可以分为多个类别。
以下是常见的特殊集成电路分类：1.专用集成电路（Application-Specific Integrated Circuit，简称ASIC）ASIC是一种根据特定应用需求开发的集成电路。
它的设计目标是满足特定的应用要求，通常用于大规模生产，具有低功耗、高性能和较低的成本。
ASIC广泛应用于数字电子系统、通信设备和汽车电子等领域。
2.模拟集成电路（Analog Integrated Circuit）模拟集成电路是一类用于处理模拟信号的集成电路。
与数字集成电路（Digital Integrated Circuit）相比，模拟集成电路更适用于处理连续信号。
它的主要特点是信号处理过程中保持信号的连续性，并进行模拟信号的放大、滤波等操作。
模拟集成电路广泛应用于音频设备、传感器、放大器等领域。
3.射频集成电路（Radio Frequency Integrated Circuit，简称RFIC）射频集成电路是一类专门用于处理射频信号的集成电路。
它广泛应用于无线通信领域，如手机、卫星通信、雷达等设备。
模拟集成电路设计 相关课程
模拟集成电路设计相关课程模拟集成电路设计是电子工程领域中一门重要的课程，涉及到模拟电子电路的设计、分析和优化。
本文将从课程的基本概念、设计流程、常用工具和技术以及实际应用等方面，对模拟集成电路设计进行介绍。
一、基本概念模拟集成电路是指由多个电子元件（如晶体管、电容、电阻等）组成的集成电路，它能够对连续变化的信号进行处理和放大。
模拟集成电路设计是指根据特定的功能需求，设计出能够满足这些需求的集成电路。
二、设计流程模拟集成电路设计的一般流程包括需求分析、电路拓扑设计、参数选择、电路仿真、电路布局和版图设计等步骤。
1. 需求分析：确定电路的功能需求，并对输入输出信号的特性进行分析和量化。
2. 电路拓扑设计：根据需求分析的结果，选择合适的电路拓扑结构，确定电路中各个元件的连接方式。
3. 参数选择：根据电路的性能指标要求，选择合适的元件参数，如晶体管的工作点、电容的容值等。
4. 电路仿真：使用专业的电路仿真工具对设计的电路进行仿真，验证电路的性能指标是否满足要求。
5. 电路布局：将电路中的元件进行布局，考虑元件之间的连接方式、电源线的走向等因素。
6. 版图设计：根据电路布局的结果，进行版图设计，确定元件的具体位置和尺寸，并进行连线。
三、常用工具和技术在模拟集成电路设计中，常用的工具和技术包括电路仿真软件、版图设计软件、器件参数测量仪器等。
1. 电路仿真软件：如Cadence、SPICE等，可以对设计的电路进行仿真，分析电路的性能指标。
2. 版图设计软件：如Cadence Virtuoso、Mentor Graphics等，用于进行电路的版图设计和布局。
3. 器件参数测量仪器：如示波器、频谱仪等，用于对电路中的元件进行性能测试和分析。
四、实际应用模拟集成电路设计在各个领域中都有广泛的应用，例如通信、医疗、汽车等。
1. 通信：模拟集成电路在通信系统中起着重要的作用，例如射频收发器、功率放大器等。
2. 医疗：模拟集成电路在医疗设备中的应用非常广泛，如心电图机、血压计等。
傅丰林 模拟电子线路基础 笫一部分
二、模拟电子线路基础课程的教学方法
课程存在的主要问题：内容多、概念多、技术 更新快、学时少、实践性和工程性强、难学难教的 特点。 ●内容多：第1章 半导体器件 第2章 放大器基础 第3章 放大器的频率特性 第4章 负反馈放大器 第5章 低频功率放大器 第6章 集成运算放大器原理及应用 第7章 直流稳压电源
3
一、模拟电子线路课程的重要性
且当模拟电路提供（并将继续提供）比同类功能数 字电路更好的性能和功耗时，为什么不愿意使用简 洁的模拟电路呢？ 因此，模拟电路的明天存在，还没有消亡！在 电路需要更多地与现实环境互动的时候，它们怎么 可能是纯粹的数字？我们很难想像未来数字信号能 从天线发射出去、人耳能直接听数字信号。
23
二、模拟电子线路基础课程的教学方法
●要培养兴趣，“兴趣是最好的老师” ； ●要重视基本概念、基本原理、基本分析方法和基 本应用； ●学会工程近似分析方法，用工程观点分析问题； ●重视作业和实验； ●学会听课、适当笔记； ●学问学问，要学要问； ●重视小结归纳，读书由薄到厚，再由厚到薄； ●要知难而进，不要知难而退。 ●向学生推荐好的学习方法。
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二、模拟电子线路基础课程的教学方法
3.教学方法 （1）教师必须“吃透”课程内容，不要“半瓶子 水晃荡”，这是关键。只有对这门课的相邻课程能充 分理解，讲课就游刃有余。 自己学过≠已经掌握 已经掌握≠彻底搞通；
自己明白≠讲得清楚；
讲得清楚≠学生理解； 教书是学问，又是艺术。
22
二、模拟电子线路基础课程的教学方法
13
二、模拟电子线路基础课程的教学方法
●概念多：半导体基础、多子、少子；扩散、漂移；
双极型、单极型晶体管工作原理；放大、截止、饱 和；甲类、乙类、甲乙类；偏流、偏压；静态、动 态；图解法、微变等效电路法；CE、CB、CC；CS、 CG、CD；有源负载；线性失真、非线性失真；负 反馈、正反馈；……
模拟集成电路教程教学设计
模拟集成电路教程教学设计简介模拟集成电路是电子工程中的一个重要概念。
学习模拟集成电路能够帮助学生深入理解电路的工作原理和实际应用场景。
本文将介绍一个教学设计，帮助教师在课堂中进行模拟集成电路教学。
教学目标•了解模拟电路的基本概念、性质以及主要特点•掌握常见的模拟电路的组成及其原理•能够使用基本工具分析和设计模拟电路教学内容第一部分：基本概念本部分将介绍模拟电路的基本概念，包括电路、信号、电源等等。
电路•简单电路的介绍•电路的元件、参数和符号•电压、电流、功率的定义和关系信号•信号的基本概念及表示•常见信号的波形、频率、幅度等参数的解释电源•直流电源和交流电源的概念和区别•电源的特性和参数第二部分：常见模拟电路的组成原理本部分将介绍常见模拟电路的组成原理，包括各种放大器、滤波器等等。
放大器•放大器的基本原理•常见的放大器分类及其特点•基本放大器电路设计滤波器•滤波器的基本原理•常见的滤波器分类及其特点•基本滤波器电路设计第三部分：模拟电路的分析和设计本部分将介绍模拟电路的分析和设计方法，包括常用的电路分析方法、SPICE 软件使用方法等。
电路分析•基本电路分析法和公式•节点法和电路分析法的对比及选择•电路分析的实例分析SPICE软件•SPICE软件的概念和特点•SPICE软件在模拟电路中的应用•SPICE软件的使用方法及实例分析教学方法•讲授：通过课堂讲授，介绍模拟电路的基本概念、常见模拟电路的组成原理、模拟电路的分析和设计方法等。
•实验：通过实验，帮助学生理解模拟电路的原理和应用。
•讨论：通过小组讨论，促进学生之间的交流和互动，提高学习效果。
教学评估学生在学习过程中，应该进行以下相关学习评估和测试：•课程设计作业和答辩：设计一个模拟电路，并进行分析和设计。
通过答辩，了解学生掌握模拟电路的能力。
•期末考试：考核学生对模拟电路的理解和应用能力。
考试内容涵盖模拟电路的基本概念、常见模拟电路的组成原理、模拟电路的分析和设计方法，实验考核等。
电子工程师模拟电路与集成电路设计
电子工程师模拟电路与集成电路设计随着科技的发展，电子工程师在现代社会中扮演着至关重要的角色。
他们负责设计和开发各种电子设备，其中模拟电路与集成电路设计是电子工程师的一项核心技能。
本文将介绍电子工程师在模拟电路和集成电路设计方面的基本知识和技术。
一、模拟电路设计模拟电路是处理和传输模拟信号的电路系统。
它涉及到各种组件，如放大器、滤波器、振荡器等，用于处理连续的模拟信号。
模拟电路设计的目标是能够准确地放大、滤波、采样、传输和处理信号。
在模拟电路设计中，电子工程师需要了解基本的电路理论和模型，从而能够设计出满足特定要求的电路。
他们还需要具备良好的数学和物理基础知识，以确保电路的性能和稳定性。
电子工程师在模拟电路设计中通常会使用计算机辅助设计（CAD）工具，如SPICE软件，进行电路模拟和性能分析。
利用这些工具，他们可以快速验证和优化电路设计，提高设计效率和准确性。
二、集成电路设计集成电路（Integrated Circuit，IC）是将大量电子器件和元件集成在一起的电路系统。
它具有体积小、功能强大和性能稳定的特点，广泛应用于各种电子设备中。
集成电路设计是电子工程师面临的另一个重要任务。
在集成电路设计中，他们需要将电路设计转化为物理布局，并使用专业的EDA （Electronic Design Automation）软件进行电路布局和布线。
同时，电子工程师还需要考虑功耗、时序、噪声等因素，以确保集成电路的稳定性和可靠性。
他们还需要进行仿真和验证，以验证设计的正确性和性能满足需求。
三、模拟电路与集成电路设计的关系模拟电路和集成电路设计密切相关，彼此相辅相成。
模拟电路设计是集成电路设计的基础，而集成电路设计则将模拟电路进行集成和优化，提高系统的整体性能和效率。
电子工程师在进行模拟电路设计时，需要考虑集成电路的特性和要求，以确保电路的可集成性和可扩展性。
他们还需要充分了解集成电路的工艺和封装技术，以便将设计转化为实际的集成电路产品。
集成电路种类及作用
集成电路种类及作用
集成电路是一种包含数百万个电子元件的微型电路，其种类和作用非常多样化。
以下是常见的集成电路类型及其功能：
1. 数字集成电路：用于数字电子系统，如计算机和数字通信设备，执行逻辑和数据处理功能。
2. 模拟集成电路：用于处理模拟信号，如声音和视频信号，转
换成数字信号或放大和过滤模拟信号。
3. 混合集成电路：结合数字和模拟功能，常见于通信、信号处
理和控制系统。
4. 微处理器和微控制器：专门设计用于控制和处理信息，如家电、汽车和工业控制系统。
5. 传感器集成电路：测量和检测物理或化学量，如温度、压力、光线、湿度和气体浓度。
6. 时钟和定时器集成电路：用于提供计时、计数和定时功能，
如闹钟、日历和计时器。
7. 存储器集成电路：存储数字数据，包括随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
8. 触发器和逻辑门集成电路：用于控制电子系统的开关行为和
逻辑运算。
总之，集成电路在现代电子设备和系统中扮演着至关重要的角色，为各种应用提供了高效、可靠和先进的功能。
- 1 -。
集成电路的基本知识及分类
集成电路的基本知识及分类随着科技的发展和进步，集成电路已经成为现代电子设备的核心组成部分。
本文将介绍集成电路的基本知识和分类，帮助读者了解集成电路的相关概念和技术。
1. 什么是集成电路集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是将多个电子器件（如晶体管、二极管等）和电子元件（如电容、电阻等）集成在一块半导体晶体片上，通过金属线和通孔连接成为一个整体的电路。
因此，集成电路可以实现多个功能，同时占用较小的物理空间。
2. 集成电路的分类根据集成电路内的器件和功能类型，可以将集成电路分为以下几类：2.1 数字集成电路数字集成电路（Digital Integrated Circuit，简称DIC）是由数字电子器件组成的集成电路。
它主要用于处理和存储数字信息，广泛应用于计算机、通信设备和消费电子产品等领域。
数字集成电路可以进一步分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种类型。
组合逻辑电路用于执行逻辑操作，如与门、或门和非门等。
时序逻辑电路用于处理与时间有关的数字信号，如时钟和触发器等。
2.2 模拟集成电路模拟集成电路（Analog Integrated Circuit，简称AIC）是由模拟电子器件组成的集成电路。
它主要用于处理和放大模拟信号，广泛应用于音频设备、传感器和功率放大器等领域。
模拟集成电路可以进一步分为线性集成电路和非线性集成电路两种类型。
线性集成电路可以实现信号的放大、滤波和调节等功能，如操作放大器和比较器等。
非线性集成电路可以实现非线性函数的计算和处理，如模数转换器和数字/模拟转换器等。
2.3 混合集成电路混合集成电路（Mixed-Signal Integrated Circuit，简称MSIC）是数字集成电路和模拟集成电路的结合体。
它既可以处理数字信号，又可以处理模拟信号，适用于需要数字和模拟信号交互的应用。
混合集成电路广泛应用于通信系统、测量设备和电力系统等领域。
3. 集成电路的发展趋势随着科技的不断进步，集成电路的发展也呈现出以下趋势：3.1 小型化集成电路的器件尺寸不断缩小，芯片的集成度不断提高。
电子工程学中的集成电路设计与模拟仿真
电子工程学中的集成电路设计与模拟仿真集成电路是电子工程学中的重要研究领域，它涵盖了电子器件、电路设计与模拟仿真等方面，为电子产品的研发与应用提供了关键支持。
本文将从集成电路的定义、设计流程、常见设计工具以及模拟仿真技术等方面进行详细介绍。
一、什么是集成电路？集成电路（Integrated Circuit，IC）是由多个电子器件（如晶体管、二极管等）以及电阻、电容等 passivating 和 interconnecting 元件组成，通过微影等工艺集成在一块芯片上。
集成电路的制造工艺分为可以分为N、P两类，其中N型工艺的耐压能力和速度优于P型工艺。
二、集成电路设计流程一个成功的集成电路设计需要经历以下几个关键步骤：1. 需求分析：根据产品的需求确定所需的集成电路功能和性能指标，并明确设计任务的范围和实施计划。
2. 电路设计：根据需求分析的结果，设计电路的框架、结构和拓扑关系。
这一步骤需要考虑到电路的稳定性、功耗、噪声等方面的因素。
3. 电路模拟：利用专业的模拟仿真软件，对设计的电路进行性能验证和优化。
通过模拟仿真，可以快速发现电路设计中存在的问题，调整电路结构，以达到设计要求。
4. 物理设计：在进行电路物理设计时，需要根据电路原理图绘制版图，并进行电路布线和布局。
这一步骤需要考虑到集成电路各部分的位置关系、电磁兼容性和供电分布等因素。
5. 制造与测试：将设计好的版图提交给集成电路制造厂商进行生产。
生产出的集成电路芯片将进行参数测试和性能验证，确保其符合设计规格。
三、常见的集成电路设计工具目前，市场上有许多专业的集成电路设计工具可供使用，比如Mentor Graphics 的 PADS，Cadence Design Systems 的 OrCAD，Synopsys 的 HSPICE 等。
这些工具提供了直观易用的界面，支持电路建模、仿真验证、版图绘制和物理设计等功能，极大地方便了集成电路设计人员的工作。
电子电路与模拟系统
电子电路与模拟系统尽管我们已经进入了数字时代，但电子电路与模拟系统依然扮演着至关重要的角色。
无论是在科技领域、通信行业还是日常生活中，电子电路与模拟系统都发挥着不可或缺的作用。
本文将介绍电子电路与模拟系统的基本概念、应用领域以及一些关键技术。
一、基本概念1. 电子电路电子电路是由电子元器件（如晶体管、电容、电感）以及电源和信号源组成的。
通过配置不同的电子元器件，可以实现不同的功能，例如放大、滤波、调制等。
电子电路可分为模拟电路和数字电路两种类型。
2. 模拟系统模拟系统是指通过电路中的模拟信号来实现对某一实际系统的仿真。
模拟系统通常使用模拟信号进行输入和输出，以模拟真实环境下的各种参数和变化。
这使得我们能够更好地理解和控制复杂的实际系统。
二、应用领域1. 通信系统电子电路与模拟系统在通信系统中有着广泛的应用。
比如，调制解调器利用电子电路将数字信号转换为模拟信号以进行传输。
射频电路用于信号的发射与接收，而滤波器则用于信号的筛选与整形。
2. 器械仪表电子电路与模拟系统在医疗器械和仪器仪表中起着重要作用。
例如，心电图机利用电子电路检测和测量人体的心电信号。
模拟仪器则可以模拟各种参数，帮助科学家和工程师进行实验和测试。
3. 汽车电子随着汽车电子技术的快速发展，电子电路在汽车中的应用越来越广泛。
车载娱乐系统、车身电子控制单元以及安全辅助系统等都需要电子电路和模拟系统来实现各种功能。
4. 工业自动化在工业领域，电子电路和模拟系统的应用也非常广泛。
工业自动化中的控制系统、传感器和执行器等都需要通过电子电路来实现信号的处理与控制。
三、关键技术1. 放大器放大器是电子电路中最基本的模块之一，用于放大信号的幅度。
根据应用需求，可以选择不同类型的放大器，包括运放放大器、功率放大器等。
2. 滤波器滤波器用于选取所需频率范围内的信号，而滤除其他频率的信号。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
3. 模数转换器（ADC）ADC将模拟信号转换为数字信号，是数字电路中不可或缺的关键组件。
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1. 输入电阻高； ui1 2. 共模电压高； 3. 当改变某一路输入电阻时， ui2 对其它路有影响；
– A +
+ uo –
RF Ri 2 Ri 1 uo (1 )( ui 1 ui 2 ) R1 Ri 1 Ri 2 Ri 1 Ri 2
7-1-2 相减器
差动放大器 Differential Amplifiers （1）利用反相信号求和以实现减法运算 第一级反相比例
Rf 1 ui2 uO1 R1
第二级反相加法
Rf 2 Rf 2 uO u01 ui1 R2 R2 即 u Rf 2 Rf 1 u Rf 2 u O i1 i2 R2 R2 R1
一、反相相加器
u i1 u i2 u i3 R1 R2 R3 i1 i2 i3 i′i ∑ － ＋ Rf R1 R2 R3 uo if Rf
＝
＝
因要求静态时u+、 u– 对地电阻相同，保证 静态时输入级的对称 性。所以平衡电阻 为 R1 // R2 //R3 // Rf
uo (
Rf R1
＝
直流平衡电阻
得 uO ui2 ui1
当 Rf 1 R1 ，Rf 2 R2
（减法运算）
时
（2）利用差分式电路以实现减法运算
从结构上看，它是反 相输入和同 相输入相结 合的放大电路。
根据虚短、虚断和 N、P点的KCL得：
uN uP ui1 uN uN uO R1 Rf ui2 uP uP 0 R2 R3
取Rf1=Rf2=R4=10kΩ，
则 R1 ＝ 5kΩ ， R2 ＝ 2kΩ ， R3=10kΩ ，
R’1=R1∥R2∥R3∥Rf1，R’2=R4∥Rf2=Rf2/2。
二、同相相加器(1)
根据虚短、虚断和 N 点 的KCL得：
Rf R ui1 ui2
–
R u u- uo Rf R ui1 - u ui2 - u 0 R1 R2
输出电压和输入电压的关系如下： Rf 1 Rf 1 Rf 1 U o1 U i1 Ui2 Ui3 R1 R2 R3
Uo
Rf 2 R4
U o1 (
Rf 1 R1
U i1
Rf 1 R2
Ui2
Rf 1 R3
Ui3 )
Rf 2 R4
Rf1/R1=2、Rf1/R2=5、Rf1/R3=1
(a)双列直插式
(b)圆壳式
(c)扁平式
特点：高增益、高可靠性、低成本、小尺寸
Aud 高: 80dB~140dB; Rid 高: 105 ~ 1011; Rod 低: 几十 ~ 几百; KCMR高: 70dB~130dB。
u－
－ ud A u+ + 同相输入端
集成运放的图形符号
反相输入端
输出端
ui 1
Rf R2
ui 2
Rf R3
ui 3 )
Rf
R1
ui
－ Au
＋
uo
R2
Rf
R1
－ Au
＋
uo
R2
考虑到VIO、IIO 、IIB
输入为零时的等效电路
VP ( I IB
R1 VN VO R1 Rf
I IO ) R2 2
I IO ( I IB )( R1 // Rf ) 2 VIO
ui1 ui 2 则 有 uo Rf ( ) R1 R2
反相加法运算电路的特点：
1. 输入电阻低； 2. 共模电压低； ui1 3. 当改变某一路输入电阻时， 对其它路无影响；
ui2
Ri2
RF – A + RF + uo –
Ri1
R2 R1 Ri1 Ri2
RF RF uo ( ui1 ui 2 ) Ri1 Ri 2
第七章 模拟集成电路系统 Analog Integrated Circuit System
集成运算放大器的应用
1、集成运放最早应用于信号的运算，所以被称为运 算放大器。 2、随着集成运放技术的发展，目前集成运放的应 用几乎渗透到电子技术的各个领域，它成为组成电 子系统的基本功能单元。
3. 集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器 件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、 加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和 除法等运算。
K1
当R1=R2=R3=Rf 时
Uo (U i 1 U i 2 U i 3 )
上式中比例系数为-1，实现了加法运算。
例1: 试设计一个相加器，完成uo= -(2ui1+3ui2)的运算， 并要求对ui1、ui2的输入电阻均≥100kΩ。 解:
Rf R1
2,
Rf R2
3
所以选R1=150kΩ，R2=100kΩ，Rf=300kΩ。 直流平衡电阻Rp=R1‖R2‖Rf=50kΩ
Rf R2
ui 2
Rf R3
ui 3 )
各支路电流分别为
if u i1 u i2 u i3 R1 R2 R3 i1 i2 i′i － ＋ Rf R1
＝
Rf
ui 1 ui 2 ui 3 uo i1 , i2 , i3 ,if R1 R2 R3 Rf i f i1 i2 i3
NC
调零7 6 5
4
8
1
2
-IN +IN
3
-UCC
预备知识
1、集成运算放大器包括：输入级、中间级、输 出级和电流源电路
2、集成运放的两种工作状态
► 工作在线性区 ► 工作在非线性区
uu+ －
Au
＋
uo
3、理想集成运放：
►开环差模电压增益Aud → ∞ ►差模输入电阻Rid → ∞
►差模输出电阻Rod → 0
虚短
虚断
4. 集成运放负反馈电路
•运放工作在线性工作区时的特点
•工作在线性区时，输入端满足“虚短”; “虚 断”条件 • 线性应用电路中，一般都在电路中加入深 度负反馈，使运放工作在线性区，以实现各 种不同功能。典型线性应用电路包括各种运 算电路及有源滤波电路。
运放工作在非线性工作区时的特点 ●
在非线性工作区，运放的输入信号超出了线性放大的范围，输出电压不再随输 入电压线性变化，而是达到饱和，输出电压为正向饱和压降UOH（正向最大输出电 压）或负向饱和压降UOL（负向最大输出电压），如图所示
●在非线性区时，由于Rid=∞，而输入电压总是有限值，所以不论输入电
压是差模信号还是共模信号，两个输入端的电流均为无穷小，即仍满足 uo “虚断”条件
●为使运放工作在非线性区，一般 使运放工作在开环状态，也可外加 正反馈
饱和区
+UOH
ui -UOL
●典型非线性应用电路包括各 种比较器电路
注意:
―虚短路”原则不成立！
线性放大区
7-1 集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier） 在基本运算中的应用
信号的运算
1 uo R1C
Ui –Ui
O
ui
U OM U i 0t R1C uidt R C t Ui 1 uo ui = –Ui < 0
+ at) 间线性变化
ui1 ui2 R1
Rf R
– +
uO
R u u- uo Rf R ui1 - u ui2 - u u R1 R2 R'
R2
R'
Rf ui1 ui 2 uO ( 1)(R1 ∥ R2 ∥ R' )( ) R R1 R2
缺点：比例系数调节不方便。
（加法运算）
若Rp (R1 ∥ R2 ∥ R' ) R f ∥ R
运放线性应用
有源滤波电路
回顾 一. 反相比例运算电路
R2 uo ui R1
1) 输入电阻低 Ri≈R1
ui
R1
－
R2
Au
＋
uo
2) 输出电阻低 Ro≈0
3) 运算放大器输入端无共模信号
R2
－
二. 同相比例运算电路
R2 uo (1 )ui Ri≈∞ R1
2) 输出电阻低 Ro≈0 3) 运算放大器输入端有共模信号
ui u0 i2 R2 i4 R4 R2 ( i2 i3 ) R4 R1
u u R u i R2 ( i 2 i ) R4 R1 R1 R3 R1
R2 R4 R2 // R4 Au (1 ) R1 R3
7-1-1 相加器 (Adder)
VP VN
解得误差电压
1 VO (1 Rf / R1 )VIO I IB ( R1 // Rf R2 ) I IO ( R1 // Rf R2 ) 2
R2 R1 // Rf 时，可以消除偏置电流 引起的误差。
当
7-1-1 相加器 (Adder)
一、反相相加器
＋ 积分器电路
1 uc ic dt C 其中：uc 0 uo
uo
ic i f
ui R
输出uo的频域表达式：
1 uo j ui j j RC
输出uo的时域表达式：
1 uo t ui t dt RC
积分电路举例
若输入信号电压为恒定直流量，即 ui= Ui 时，则
R3 R1 Rf Rf uO ( )( )ui2 ui1 R1 R2 R3 R1 Rf R3 R 当 , 则 uO f ( ui2 ui1 ) R1 R2 R1