第06章模拟集成电路(康华光)概论

任意两个输入信号vi1、vi2均可分解为:
vi1=vic+vid/2
vi2=vic-vid /2
（1-15）
vi1=vic+vid/2 vi2=vic-vid/2 其中: vic=(vi1+vi2)/2 ——共模输入信号 vid=(vi1-vi2) ——差模输入信号
（1-2）
作用2:动态时可作为动态电阻 ∵静态恒流 ∴ T1 T2输出特性稳定:
iC iC IB
vCE vCE
VCC
R IREF 2IB IC1
T1
外电路
IC2=Io
T2
-VEE
T2的c e两端表现出的动态电阻数值:
rce2＝ro＝vCE/Ic
——较大,一般ro在几百千欧以上。
（1-3）
2. 微电流源 作用1——静态时可作为恒流源
ro 的推导过程： 求ro 的图如右下图所示。设从T1基极看进去的电阻为R':
R
vbe1 ib2
vbe1
vbe1 vbe1 (1
) vbe1
R
//
rce1
//( rbe1
1
)
0
R rce1
rbe1
vo=rce2(io-ib2)＋(io+ib2)Re2
ib2
io
rbe2
Re2 R
Re2
ro
rce2
Re 2
( rce2 Re2 )Re2
rbe2 R Re2
rce2较大 R'≈0
ro
rce2
rce2Re2
rbe2 Re2
经整理得:
io
R
rce1
ib1
ib2
rbe2 ib1
+
ib2
rce2
vo
Re2 -
（1-5）
二 . FET电流源电路 作用1:静态时可作为恒流源
1. MOSFET镜像电流源 +VDD
vi1
––
vi2
+
2.抑制零点漂移原理 静态时,vi1= vi2 = 0, vo=VC1－VC2=0 当温度升高时IC VC1,VC1 (两管变化量相等) vo=(VC1+VC1)－(VC2+VC2)=0 ——利用对称性抑制零漂 ——对称差动放大电路对两管的漂移有抑制作用。
（1-14）
3.差动放大电路几个基本概念
VCC
R
外电路
Io＝IC2≈IE2
VBE1 VBE2 VBE
Re2
Re2
IREF IC1
T
1
由于△VBE很小,所以Io＝IC2也很小。
IB1+IB2
IC2=Io
+
VBE1
-
+T
VBE2- 2
Re2
作用2——动态时可作为动态电阻
-VEE
ro
rce2(1
Re2 )
rbe2 Re2
ro很大
（1-4）
——采用差动放大电路。 差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。
（1-12）
一 . 基本差动放大电路
1. 电路ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ成
两管特性及元件 的参数值相等, 静 态工作点相同。
有两个输入端、 两个输出端。
RB2 RB1
RC
IC1
T1
+ vo –
+ vo1
+ vo2
T2
RC
IC2
--
RB2+VCC RB1
+
∵VBE1＝VBE2 ∴ IB1＝IB2 , IC1＝IC2＝Io
VCC
R IREF 2IB IC1
T1
外电路
IC2=Io
T2
(2)镜像电流源的作用
-VEE
作用1:静态时可作为恒流源
∵当 较大时, IB可以忽略:
Io＝IC2≈IREF＝
VCC VBE (VEE ) R
当VCC,VEE ,R 恒定时, 输出电流Io 恒定
(2)集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小， 在毫瓦以下。
(3)不易制造大电阻, 需要大电阻时, 往往使用有源负载。 (4)只能制作几十pF以下的小电容。如需大电容，只有外 接。
(5)不能制造电感, 如需电感, 也只能外接。 因此,集成放大器等模拟集成电路都采用直接耦合方式。
（1-10）
直耦放大电路的特殊问题——零点漂移
Io= ID2=Kn2 (VGS –VT2 )2
-VSS
（1-7）
2. MOSFET多路镜像电流源
+VDD
T3 IREF
T1
-VSS
ID2
T2 + V- GS
ID3 T3
ID4 T4
——当VDD ,VSS ,VGS 恒定时, 各输出电流 恒定。
（1-8）
3. JFET电流源
作用1:静态时可作为恒流源
第六章 模拟集成电路
重点： 1.理解镜像电流源的组成及其分析方法； 2.掌握差分式放大电路的分析方法； 3.了解集成电路运算放大器的组成。
§6.1模拟集成电路中的直流偏置技术
直流偏置——提供恒定工作点电流(恒流源)
一 . BJT电流源电路
1. 镜像电流源
(1)电路组成
T1,T2参数相同,包括1＝2
- VEE
t
0
（1-11）
3.零点漂移的危害 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。
4. 减小零漂的措施 减少第一级零漂是关键。只有输入端的等效漂移电
压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好 地区分出来。
减小零漂的措施：
(1) 差动放大电路的 输出方式
双端输出——从两 管集电极输出电压; 单端输出——从 T1(或T2) 集电极对 地输出电压;
RB2 RB1
RC + vo –
RC
+ T1 vo1
-
+ vo2
T2
-
RB2+VCC RB1
+
vi1
––
vi2
+
(2)差动放大电路的输入方式
双端输入:需放大的信号vi可从两输入端之间输入; 单端输入: vi可从一个输入端对地输入,另一输入端接地; 比较输入:vi1≠vi2 ,分别从两输入端输入信号。 (3)差模输入信号与共模输入信号
ID=Io
-VSS
iD id
vds
VGS =0 Io= ID=IDSS (1-VGS/Vp )2
=IDSS ——恒流
作用2:动态时可作为大电阻rds
VGS vDS
ds 两端表现出的动态电阻数值:
rds＝ro＝vds/id ——较大
（1-9）
§6.2 差分式放大电路
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。
1.零漂现象 ——输入vi=0时, 输出有缓慢变化的电压产生。
2.产生零漂的原因
由温度等变化引起的。
当温度变化使第一级放大
+ ui
器的静态值发生微小变化 —
时,这种变化量会被后面的
电路逐级放大,最终在输出
端产生较大的电压漂移。
因而零点漂移也叫温漂。
Rc1 Rb1
T1 Re1
u o
Re2
+ VCC
+u o T2
R IREF =ID1
ID2=Io
Io=ID2≈IREF=
VDD VGS (VSS ) R
——当VDD ,VSS ,VGS , R 恒定时, 输出电流Io 恒定。
作用2:动态时可作为大电阻rds
T1
T2
+
V- GS
+VDD
T3
ID2=Io
-VSS
T1
MOSFET镜像电流源的改进
T2 + V- GS