模电第2章模拟集成电路及应用
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模拟集成电路原理及其应用
Rb
+-ui1
uo1
T1
uo2 Rb
T２
ie 2Reeie 2Ree
ibr1be
uic
ib
1
ic1 uoc1
RC
2Ree ie1
T1管的共模微变等效电路
共模交流通路
b.单端输出的情况
a.双端输出的情况
Auc =
uoc uic
=
uoc1 -uoc2 uic
= Auc1uic -Auc2uic =0
uic
令：ui1 ui2 0
RC
电路完全对称，
算一个管子即可
ICi1cQ1
UBE1 UBE2 UBE 0.7V
1
T1
IC1Q IC 2Q ICQ 2 I0 EC IC1Q RC UCE1Q UBE1
+
- ui1
uo1 uo2
UCE1Q UCE2Q
ue
RC iIcC22Q
RC
ib
Rb
ib rbe ui2
差模微变等效电路
原电路 差模交流通道
+EC
差模微变等效 差模动态分析步骤 电路
RC
uo
RC
Rb
+-ui1
uo1
T1
uo2
T２
Rb + ui2
-
Ree
–EE 原电路
ib
Rb
ui1 rbe ib
RC
uo
RC
Rb
+-ui1
uo1
T1
uo2
T２
Rb + ui2
-
差模交流通道 uo
RC
合肥工业大学模电第2章集成运算放大器的应用课件.ppt
2.1 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
2.3 基本线性运放电路
2.3.1 同相放大电路 2.3.2 反相放大电路
2.3.1 同相放大电路
1. 基本电路
（a）电路图
（b）小信号电路模型
图2.3.1 同相放大电路
2.3.1 同相放大电路
2.4.3 求和电路
根据虚短、虚断和n点 的KCL得：
vn vp 0
vi1 - vn vi2 - vn vn - vo
R1
R2
R3
-
vo
R3 R1
vi1
R3 R2
vi2
若 R1 R2 R3
则有 - vo vi1 vi2
（该电路也称为加法电路）
2.4.4 积分电路和微分电路
1. 积分电路
vn≈ vp＝ 0 ， ii＝0 所以 i1＝i2
即 vi vn vn vo
R1
R2
Av
vo vi
R2 R1
（可作为公式直接使用）
2.3.2 反相放大电路
2. 几项技术指标的近似计算
（2）输入电阻Ri
Ri
vi ii
vi vi / R1
R1
（3）输出电阻Ro Ro→0
例2.3.3直流毫伏表电路
vi ii
根据虚短和虚断有
vi＝vp，ii ＝ ip≈0
所以
Ri
vi ii
（3）输出电阻Ro
Ro→0
2.3.1 同相放大电路
5. 电压跟随器 根据虚短和虚断有
vo＝vn≈ vp＝ vi
Av
vo vi
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
2.3 基本线性运放电路
2.3.1 同相放大电路 2.3.2 反相放大电路
2.3.1 同相放大电路
1. 基本电路
（a）电路图
（b）小信号电路模型
图2.3.1 同相放大电路
2.3.1 同相放大电路
2.4.3 求和电路
根据虚短、虚断和n点 的KCL得：
vn vp 0
vi1 - vn vi2 - vn vn - vo
R1
R2
R3
-
vo
R3 R1
vi1
R3 R2
vi2
若 R1 R2 R3
则有 - vo vi1 vi2
（该电路也称为加法电路）
2.4.4 积分电路和微分电路
1. 积分电路
vn≈ vp＝ 0 ， ii＝0 所以 i1＝i2
即 vi vn vn vo
R1
R2
Av
vo vi
R2 R1
（可作为公式直接使用）
2.3.2 反相放大电路
2. 几项技术指标的近似计算
（2）输入电阻Ri
Ri
vi ii
vi vi / R1
R1
（3）输出电阻Ro Ro→0
例2.3.3直流毫伏表电路
vi ii
根据虚短和虚断有
vi＝vp，ii ＝ ip≈0
所以
Ri
vi ii
（3）输出电阻Ro
Ro→0
2.3.1 同相放大电路
5. 电压跟随器 根据虚短和虚断有
vo＝vn≈ vp＝ vi
Av
vo vi
《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
模电(第二版)PPT_孙肖子 第二章
差动积分器
21
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
22
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
【例 2.3.7】电路如右图所示，当t = t1 (1s) 时，开关 S 接 a 点； 当t = t1 (1s) ~ t2 (3s) 时，开关 S 接 b 点；而当 t > t2 (3s) 时，开关 S 接 c 点。已知运算放大器电源电压 15 V，初始
“虚短路”：Auo→ uid→ 0
3
限幅区：uo = UCC 或 UEE，uid 可以较大，不再“虚短路”。
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
反相电压传输特性
uid = ui- - ui +
4
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
2.2
扩展线性放大范围——引入深度负反馈
反相输入组态
R2 R1 R2 R1 uid = ui + uo = ui | uo | 0 R1 + R2 R1 + R2 R1 + R2 R1 + R2
电压 uC(0) = 0，试画出输出电压 uo(t) 的波形图。
23
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
24
2.3.5
微分器
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
dui (t ) uo (t ) = -RC dt
利用积分器和相加器求解微分方程
d 2uo (t ) dt 2
duo (t ) + 10 + 2uo (t ) = ui (t ) dt
duo (t ) duo (t ) = ui (t ) - 10 - 2uo (t )dt dt dt
21
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
22
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
【例 2.3.7】电路如右图所示，当t = t1 (1s) 时，开关 S 接 a 点； 当t = t1 (1s) ~ t2 (3s) 时，开关 S 接 b 点；而当 t > t2 (3s) 时，开关 S 接 c 点。已知运算放大器电源电压 15 V，初始
“虚短路”：Auo→ uid→ 0
3
限幅区：uo = UCC 或 UEE，uid 可以较大，不再“虚短路”。
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
反相电压传输特性
uid = ui- - ui +
4
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
2.2
扩展线性放大范围——引入深度负反馈
反相输入组态
R2 R1 R2 R1 uid = ui + uo = ui | uo | 0 R1 + R2 R1 + R2 R1 + R2 R1 + R2
电压 uC(0) = 0，试画出输出电压 uo(t) 的波形图。
23
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
24
2.3.5
微分器
第2章
集成运算放大器的线性应用基础
dui (t ) uo (t ) = -RC dt
利用积分器和相加器求解微分方程
d 2uo (t ) dt 2
duo (t ) + 10 + 2uo (t ) = ui (t ) dt
duo (t ) duo (t ) = ui (t ) - 10 - 2uo (t )dt dt dt
模拟电子技术第二章PPT课件
电路特征：集成运放处于开环或仅引入正反馈
1) 净输入电流为0
2) uP> uN时， uO＝＋UOM uP< uN时， uO＝－UOM
17.09.2020
6
2.3 理想运放组成的基本运算电路
2.3.1 比例运算电路
1. 反相输入
iN=iP=0，
+
_
uN=uP=0－－虚地
在节点N：iF
iR
uI R
uOiFRf RRf uI
17.09.2020
7
1) 电路的输入电阻为多少？ Ri = R 2) 3) R’＝？为什么？ R’= R// Rf，为了静态平衡 3) 4) 若要Ri＝100kΩ，比例系数为－100，
R1＝？ Rf＝？
Rf太大，噪声大。如何利 用相对小的电阻获得－100的 比例系数？
找参考资料寻找答案
17.09.2020
u O u O 1 u O 2 u O 3 R R 1 fu I1 R R f 2u I2 R R f 3u I3
17.09.2020
12
2. 同相求和 设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf
利用叠加原理求解：
令uI2= uI3=0，求uI1单独作 用时的输出电压
uO 1(1R R f)R 1R 2R ∥ 2∥ R 3R ∥ 3∥ R 4R 4uI1
8
2. 同相输入
uN uP uI
uO
(1
Rf R
) u N
uO
(1
Rf R
) u I
1) 输入电阻为多少？ ∞
2) 电阻R’＝？为什么？ R’= R// Rf，为了静态平衡
3) 共模抑制比KCMR≠∞时会影响运算精度吗？为什 么？
1) 净输入电流为0
2) uP> uN时， uO＝＋UOM uP< uN时， uO＝－UOM
17.09.2020
6
2.3 理想运放组成的基本运算电路
2.3.1 比例运算电路
1. 反相输入
iN=iP=0，
+
_
uN=uP=0－－虚地
在节点N：iF
iR
uI R
uOiFRf RRf uI
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7
1) 电路的输入电阻为多少？ Ri = R 2) 3) R’＝？为什么？ R’= R// Rf，为了静态平衡 3) 4) 若要Ri＝100kΩ，比例系数为－100，
R1＝？ Rf＝？
Rf太大，噪声大。如何利 用相对小的电阻获得－100的 比例系数？
找参考资料寻找答案
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u O u O 1 u O 2 u O 3 R R 1 fu I1 R R f 2u I2 R R f 3u I3
17.09.2020
12
2. 同相求和 设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf
利用叠加原理求解：
令uI2= uI3=0，求uI1单独作 用时的输出电压
uO 1(1R R f)R 1R 2R ∥ 2∥ R 3R ∥ 3∥ R 4R 4uI1
8
2. 同相输入
uN uP uI
uO
(1
Rf R
) u N
uO
(1
Rf R
) u I
1) 输入电阻为多少？ ∞
2) 电阻R’＝？为什么？ R’= R// Rf，为了静态平衡
3) 共模抑制比KCMR≠∞时会影响运算精度吗？为什 么？
模拟集成电路—集成功率放大器(模拟电子技术课件)
(U CC
UCES )2
1
U
2 CC
2 RL
乙类互补对称功放的最大输出功率！
2、直流电源提供的功率PDC
I DC
1
2
0
Iom sin(t)d (t)
I om
Uom
RL
PDC
2 I omU CC
2
RL UomUCC
PDC max
2
U
2 CC
RL
3、效率
m ax
Pom PDC
100 %
4
100 %
得出了功放管最大集电极耗散功率的选择标准！
三、功率三极管的选择
+UCC
ic1 T1
+
ic2
+
ui
T2 RL uo
－
－
若想得到预期的最大输出功率，则功率－管UC的C 有 关参数应满足下列条件：
⑴每只功率管的最大管耗 PCM > 0.2 Pom
⑵功率管c-e极间的最大压降为2UCC，所以应选
U(BR)CEO > 2UCC
b ib T1 T
2
c ic
ib b
e
c ic
e 1 2 复合PNP型
晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。
第四讲：LM386集成功放器及应用
一、LM386集成功放器 二、典型应用
一、LM386集成功放器
组成： 前置级、中间级、输出级、偏置电路 特点： 输出功率大、效率高
有过流、过压、过热保护
ui
iL PNP型 RL
uo
T2
-UCC
2. 工作原理
+UCC
静态时：
模拟集成电路及应用
模拟集成电路及应用集成电路（Integrated Circuit, IC）是将上千至上百万个电子元件集成在一个芯片上的微电子器件。
集成电路广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、手机、电视机、汽车电子、医疗设备等。
集成电路的应用范围非常广泛，产品种类繁多，下面我们来详细介绍一些典型的集成电路及其应用。
首先，我要介绍的是数字集成电路。
数字集成电路是将数字信号处理功能集成在一起的集成电路。
其中，最典型的数字集成电路是微处理器（Microprocessor）和存储器（Memory）。
微处理器是计算机的大脑，它可以进行各种算术和逻辑运算，控制计算机的运行。
存储器则是用来存储数据和程序的地方。
微处理器和存储器相互配合，构成了计算机的核心部件。
除了计算机，数字集成电路还应用在各种数字信号处理设备中，比如数字电视、数字音频设备等。
其次，我们来介绍模拟集成电路。
模拟集成电路是用来处理模拟信号（包括声音、图像、电压等）的集成电路。
其中，最典型的模拟集成电路是运算放大器（Operational Amplifier, OP-AMP）和模拟信号处理器。
运算放大器是一种常用的模拟信号处理器，它具有高增益、高输入阻抗等特性，广泛应用于各种模拟信号处理电路中。
比如，在音频放大器、滤波器、数据采集系统中，都可以看到运算放大器的身影。
模拟信号处理器则是一类专门处理特定模拟信号的集成电路，比如声音处理芯片、图像处理芯片等。
另外，还有一类混合集成电路，即同时包含数字信号处理功能和模拟信号处理功能的集成电路。
最典型的混合集成电路是模拟-数字转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC）和数字-模拟转换器（Digital-to-Analog Converter, DAC）。
模拟-数字转换器是将模拟信号转换成数字信号的集成电路，广泛应用于各类数据采集系统中，比如数字万用表、数据采集卡等。
而数字-模拟转换器则是将数字信号转换成模拟信号的集成电路，比如在数字音频设备、数字电视设备中就大量应用了数字-模拟转换器。
模拟集成电路及其应用
集成运算放大器及其应用
§6.1 集成运算放大器简介 §6.2 模拟信号的运算电路 §6.3 信号处理电路
§6.1 集成运算放大器及其简介
集成电路 将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。
集成电路的优点 工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。
集成电路的分类 模拟集成电路、数字集成电路； 小、中、大、超大规模集成电路；
i1
C1
dui dt
∵i-=0，∴if =i1
uouR 1if R 1C1ddiu t
例：某理想运算放大电路如图所示：求输出电压Uo?
2R
2R
2R - 2R
R
2+
+ U1=1V
I
-
+ 3+
U0
U2=2V
- 1+
+
2R 2R
解： U01=2V
U3+=1V
U02=（1+RF/R1)Ui=(1+1)1=2V
1
uo
u
uc
Cf
if dt
1
Cf
ui dt 1
R1
R1Cf
ui dt
应用举例 如果积分器从某一时刻输入一直流电压，
输出将反向积分，经过一定的时间后输出饱和。
1t
uo
RC0
Udt
tTM时，uo= - uit/RC
t TM时，uo= - Uom
uo
1：利用i+=0，由B电路求出同相输入端电压 u+ 2：利用u+ = u-，确定反相输入端电压 u- = u+
3：利用已知电压u-，由A电路求出电流i1 4：利用i-=0，求出电流 if =i1 5：由电路F的特性和u-确定输出电压：uo=u--F(if ) 6*：检验输出电压是否在线性范围内。
§6.1 集成运算放大器简介 §6.2 模拟信号的运算电路 §6.3 信号处理电路
§6.1 集成运算放大器及其简介
集成电路 将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。
集成电路的优点 工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。
集成电路的分类 模拟集成电路、数字集成电路； 小、中、大、超大规模集成电路；
i1
C1
dui dt
∵i-=0，∴if =i1
uouR 1if R 1C1ddiu t
例：某理想运算放大电路如图所示：求输出电压Uo?
2R
2R
2R - 2R
R
2+
+ U1=1V
I
-
+ 3+
U0
U2=2V
- 1+
+
2R 2R
解： U01=2V
U3+=1V
U02=（1+RF/R1)Ui=(1+1)1=2V
1
uo
u
uc
Cf
if dt
1
Cf
ui dt 1
R1
R1Cf
ui dt
应用举例 如果积分器从某一时刻输入一直流电压，
输出将反向积分，经过一定的时间后输出饱和。
1t
uo
RC0
Udt
tTM时，uo= - uit/RC
t TM时，uo= - Uom
uo
1：利用i+=0，由B电路求出同相输入端电压 u+ 2：利用u+ = u-，确定反相输入端电压 u- = u+
3：利用已知电压u-，由A电路求出电流i1 4：利用i-=0，求出电流 if =i1 5：由电路F的特性和u-确定输出电压：uo=u--F(if ) 6*：检验输出电压是否在线性范围内。
模拟集成电路——原理及应用
模拟集成电路——原理及应用模拟集成电路（Analog Integrated Circuit，简称AIC）是指将各种电子元器件（如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等）以及各种基本电路（如放大器、滤波器、振荡器等）等集成在一块半导体芯片上的电路。
它通过调整电子元器件的尺寸和位置，以及通过连接不同的元器件和电路，实现对电信号的处理和控制。
模拟集成电路的原理和应用广泛，在各个领域都有重要的应用。
模拟集成电路的原理主要涉及到电路设计、半导体器件物理特性和电路行为等方面。
在电路设计方面，模拟集成电路需要根据具体的应用需求，选择合适的电路拓扑结构和元器件参数，以实现所需的电路功能。
在半导体器件物理特性方面，模拟集成电路需要充分了解各种器件的特性，如晶体管的放大特性、二极管的整流特性等，以便能够合理地利用这些特性来实现电路功能。
在电路行为方面，模拟集成电路需要考虑电路的稳定性、可靠性、抗干扰能力等，以保证电路在实际应用中的性能和可靠性。
模拟集成电路具有广泛的应用领域。
首先，它在通信领域有重要的应用。
模拟集成电路可以实现对电信号的放大、滤波、调制和解调等处理，从而实现对通信信号的传输和处理。
例如，在手机中，模拟集成电路可以实现对话音频的放大和滤波，从而保证通话质量。
其次，模拟集成电路在工业控制领域也有广泛的应用。
它可以实现对传感器信号的放大、滤波和处理，从而实现对工业过程的控制和监测。
例如，在温度控制系统中，模拟集成电路可以对温度传感器的信号进行放大和处理，以控制加热器的温度。
此外，模拟集成电路还在医疗设备、汽车电子、消费电子等领域有着广泛的应用。
模拟集成电路是将各种电子元器件和电路集成在一块芯片上的电路，它的原理涉及电路设计、半导体器件物理特性和电路行为等方面。
模拟集成电路具有广泛的应用领域，包括通信、工业控制、医疗设备、汽车电子等。
随着科技的发展和应用需求的增加，模拟集成电路的应用前景将更加广阔，对于提高电子设备的性能和功能有着重要的作用。
2第2章模拟集成电路及应用
差模电压放大倍数:
Ad
uod ud
共模电压放大倍数:
Ac
uoc uc
共模抑制比:
K
Ad
CMRR
=
Ac
K
(dB) 20log Ad
CMRR
=
Ac
（Common - Mode Rejection Ratio)
(分贝)
3 任意输入: ui1 , ui2
分解
差模分量: ud = ui1 - ui2 2
u
1
o
R
B
T1
u
i1
R C
T2
+UCC
R 1 R B
u
i2
+UCC
R
1
R
B
R
C
T1
u o
R
C
R
1
R
B
T2
u i1
u i2
2.抑制零漂的原理: 当ui1 = ui2 = 0 时 uo= uC1 - uC2 = 0 ：当温度变化时：
uo= (uC1 + uC1 ) - (uC2 + uC2 ) = 0
R
C
IC1 IC2
u
R
C
o
R
B
T1
T2
IE
RE
IB u i2
-UEE
UE1= UE2 =－IB×RB－UBE
UCE1= UCE2 = UC1－UE1
3. 动态分析: 1) 输入信号分类
1 差模输入:
(differential mode)
ui1 = -ui2= ud
2 共模输入: ( common mode) ui1 = ui2 = uC
模拟集成电路课件 第2章CMOS技术
栅电压相对背栅为负时，多子被向上抽取积累在栅氧化层下。 （沟道没形成积累型）
开始正偏时，多数载流子被排斥，形成耗尽区，随着偏压增 大，耗尽区加宽，电容减小。（耗尽区电阻大）
一旦偏压等于阈值电压，沟道弱反型（沟道电阻大）
适中（沟道电阻逐渐减小）
正偏压进一步加大，沟道强反型，Cj和Cox并联
这种电容器在低电压时，电容值很小。
2. MOS器件的工作原理
nMOS管沟道的形成 MOS晶体管的分类 MOS管的阈值电压 MOS管的版图和结构
nMOS管沟道的形成
反型层和n型硅都依靠自由电子
导电，但电子产生的方法不同。
n型硅自由电子是在制造过程中由 扩散掺杂工艺产生 反型层自由电子则由栅极电压感应 产生
故MOS管又称场效应晶体管
0 vDS 2 iD (vGS VT )vDS 2 (vGS VT ) 2 2
Vi Vss V o Vdd
N+
N+
P+
P+
P+
T2
P-Well
RW 压降
p-
T1
压降
RS
Vss Vss
n-si
Vdd
③采用保护环 保护环可以有效地降低横向电阻和横向电流密 度。同时，由于加大了 P-N-P 管的基区宽度使 βpnp下降。
Vi Vss Vdd
Vo
P+
N+
N+
P+
N+
P+
P+
N+
T2
SOI/CMOS电路
下图示出理想的SOI/CMOS结构。业已应用兰宝石衬底外延硅结构 (SOS-Silicon on Sapphire结构)。 SOI结构是针对亚微米CMOS器件提出的，以取代不适应要求的常规 结构，SOI结构在高压集成电路和三维集成电路中也有广泛应用。
第2章 模拟集成电路的线性应用.
Uo
R2 R1
(U i 2
Ui1)
2019年7月16日星期二
集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院
19
2.差动放大器实际特性
分析Ad和ACM对放大特性影响，其余条件均为理想
Uo
(U+
U
) Ad
+
1 2
(U+
+
U
) ACM
若取R1=R3，R2=R4
再考虑到AdF0>>1，Ad>>ACM
+
Ro )
若考虑Ro << R2、Ro << R1，则
Roe
1
Ro + AdF
当用阻抗代替电阻时
Zoe
1+
Zo
Ad (j )F
当信号频率
<<
n
时， Zoe
Ro 1 + AdF
当信号频率比较高时，其输出阻抗将有很大变化。
2019年7月16日星期二
集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院
集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院
8
(2)反相放大器的实际等效输出电阻
等效输出电阻是在无
负载时输出开路电压
UO除以短路电流Ik
Roe
Uo Ik
Uo Eo Ro Io
Ik
Eo Ro
+
U R2
Eo Ad(U U+)
Ad (U
R3U Rd + R3
理想集成运放时
G(s) Uo(s) I2(s)Z2(s) Ui(s) I1(s)Z1(s)
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
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差放电路的几种接法 RC C1
RB B1 ui
1
RC uo C2 R B T1 T2 B2 ui E
2
+UCC
输入端 接法 输出端 接法
双端 单端
双端 单端
IC3
-UEE
双端输入双端输出： Ad = Ad1
双端输入单端输出： 1 Ad Ad 1 2
1.双端输入、双端输出 1）差模放大倍数： 2）差动输入电阻： 3）差动输出电阻： 4）共模电压放大倍数： 5）共模抑制比：
R1 RC1 R2 T1 ui
RC2
+UCC
uo
有时会将 信号淹没
T2
RE2
uo t
0
2.2 差动放大电路
2.2.1 基本型差动放大器
2.2.2
2.2.3
双电源长尾式差放
差动放大器的主要技术指标
2.2.4
2.2.5 2.2.6
具有调零电路的差动放大电路
恒流源式差放电路 差放电路的几。
R1 RC1
R2 T1
RC2 T2
+UCC
ui
uo
RE2
增加R2 、RE2 : 用于设置合适的Q点。
改进方案一
R1 RC1 R2 T1
RE2
RC2
T2
+UCC
ui
uo
改进方案二
R1 RC1 R2 T1 ui T2
+UCC
RC2
uo
问题 2 :零点漂移。
前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得当 ui 等 于零时， uo不等于零。
ui1 ui 2 ud 2
ui1 ui 2 uc 2
共模分量:
注意：ui1 = uC + ud ；ui2 = uC - ud
复 习
差动放大电路的基本形式
U CC
R1
RB1
RC 1
uo
T1 T2
RC 2
R2
RB 2
ui1
ui2
双电源长尾式差动放大电路
U CC
RC 1 RB1
uo
IB
U EE U BE RB 2(1 ) RE
IC1= IC2= IC= IB
UE1= UE2 =－IB×RB－UBE
UC1= UC2= UCC－IC×RC UCE1= UCE2 = UC1－UE1
三、动态分析
1. 输入信号分类 （1）差模(differential mode)输入
三、共模电压放大倍数AC R1 RC RB T1 ui1 T2 uo RC
R1
RB
+UCC
ui2
共模输入信号： ui1 = ui2 = uC （大小相等，极性相同）
理想情况：ui1 = ui2 uC1 = uC2 uo= 0
但因两侧不完全对称， uo 0 共模电压放大倍数： A uo
RB T1
ui1
uo
RC RB
T2
ui2 RE –UEE
双电源的作用： （1）使信号变化幅度加大。
（2）IB1、IB2由负电源-UEE提供。
二、静态分析
1. RE的作用
—— 抑制温度漂移，稳 定静态工作点。 RC uo T1 ui1 RE –UEE T2 ui2 RC RB RB +UCC
设ui1 = ui2 = 0
（1）发射极调零
RB
（2）集电极调零 +UCC RC RB T1 ui1 RE –UEE T2 ui2 uo RC RB
2.2.5
恒流源式差放电路 RB ui1 R ib1
RC
T1
ic1 ic2 uo T2 E
RC
+UCC RB ib2 R u i2
一、电路结构:
IC3
T3 R3 -UEE R2
ib2 , ic2
RE对差模信号不起作用
差模信号通路
RC RB
ic1 ic2 uo T1 iRE T2 RE
RC
+UCC RB ib2
ui
R ib1
R
–UEE
差模信号通路
RC
RB ui1 R ib1 T1
ic1 ic2 uo uod1 uod2 E
RC T2
RB ib2 R ui2
T1单边微变 等效电路
uoc1 uoc2
T2
uc1
2RE
2RE
uc2
T1单边微变等效电路
RB ib1
uc1
2RE
ic1
rbe1
ib1
RC uc2
ie1
uoc1 Rc Ac1 Ac 2 uc1 RB rb1 2( 1 )RE
U oc1 Ac1 U c1
U oc2 Ac 2 U c 2
温度T
IC
IE = 2IC
IB
UE
自动稳定
IC
UBE
RE 具有强负反馈作用
2. Q点的计算
直流通路
+UCC
RC RB T1 ui1
IC1 IC2
uo T2
RC RB
IB
IE
RE –UEE
IB
ui2
I E I E1 I E 2 2I E1
+UCC RC RB T1 ui1 2RE –UEE uo
KCMRR=20 lg (-200)/0.1 =66 dB
2.2.2
双电源长尾式差放
+UCC RC uo T1 ui1 T2 ui2 RC RB
一、结构
RB
RE
–UEE 特点：加入射极电阻RE ；加入负电源 为了使左右平衡，可设 置调零电位器: -UEE ，采用正负双电源供电。
+UCC RC
表明差动电路的 共模抑制能力
KCMRR
•差模输入电阻
U id rid I id
•共模输入电阻
差动放大器对差模 信号源的等效电阻
U ic ric I ic
差动放大器对共模 信号源的等效电阻
2.2.4
具有调零电路的差动放大电路
+UCC RC uo T1 ui1 RE –UEE T2 ui2 RC RB
R RL // Rc
rid 2( RB rbe )
rod RC
4）共模电压放大倍数： Acd 5）共模抑制比：
rbe RB 2(1 ) Re Aud Re Auc rbe RB
RL
RL 2(1 ) Re
KCMRR
3.单端输入、双端输出
U CC
RC 1 RB1
uo T1 T2
RC 2
则：ud = 5mV , uc = 15mV
RB 2
ui1
U EE
ui2
(一) 差模输入
1 ui1 ui ud 2
RE 对差模信号作用
1 ui 2 ui ud 2
ui1 ui2
ib1 , ic1
ic1 = - ic2 iRE = ie1+ ie2 = 0 uRE = 0
ui1 = -ui2= ud
U od 差模电压 A 放大倍数: d U d U oc 共模电压 A c 放大倍数: Uc
（2）共模( common mode) 输入
ui1 = ui2 = uC
结论：任意输入的信号: ui1 , ui2 ，都可分解成差模分 量和共模分量。 差模分量:
若忽略电路对共模信号的放大作用，与双端输入、 双端输出等价
4.单端输入、单端输出
与双端输入、单端输出等价
差动放大电路小结
差动放大器
特点：结构对称 作用：抑制温度漂移，稳定静态工作点 差模(differential mode)输入 共模( common mode) 输入 任意输入的信号: ui1 , ui2 ，都可分解成差模分量和 共模分量。
差模电压放大倍数：
uo uo AC ui1 ui 2 2ui1
(很大， > > 1)
五、共模抑制比（CMRR）的定义 CMRR — Common Mode Rejection Ratio KCMRR =
Ad Ac
(分贝)
Ad KCMRR (dB) = 20 log Ac
例: Ad=-200 Ac=0.1
差模电压放大倍数:
uod Ad ui
即：总的差动电压放大倍数为：
uod1 uod 2 Ad 1ui1 Ad 2ui 2 Ad Ad 1 Ad 2 ui ui
若差动电路带负载RL (接在 C1 与 C2 之间), 对于差动信号 而言，RL中点电位为 0, 所以放大倍数：
1 ( RC // RL ) 2 Ad Ad 1 Ad 2 RB rbe1
RL
RC 2
T1
T2
RB 2
ui1
U EE
ui2
输入信号分类 1. 共模输入信号：大小相等，极性相同 即:ui1 = ui2 = uC
2. 差模输入信号：大小相等，极性相反
即:ui1 =- ui2 =ud 3. 任意输入信号的处理:ui1 , ui2 ，都可分解成差模分 量和共模分量。
例: 如图,已知:ui1 = 20 mV , ui2 = 10 mV,试分析电路对信 号的放大作用。
基本型差动放大器
一、结构 R1 RB T1 T2 RC uo RC R1 RB
ui1
ui2
特点：结构对称。
二、抑制零漂的原理
+UCC
R1 RC uo T1 T2 ui2 RC R1 RB