模拟电子技术-集成电路(差分放大,直流偏置)(1)
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当T1,T2的宽长比不同时
IO ( W / L)2 I REF ( W / L)1
要求T1- T3都工作 在饱和区
动态电阻ro= rds2
6
FET电流源
VDD ro d4
2.
串级镜像电流源
IREF ID3 (W/L)3 T 3 ID1 g4 － VGS3 ＋ ＋ VGS4 － ID2 ID4=IO T4 (W/L)
I REF
VCC VEE R
ro
(其中VT在室温27℃时约为26mV)
动态电阻： ro rce2 (1
bRe2
rbe2 Re2
)
特点: IO较小(uA级)，动态电 阻大，输出电流恒定性高。
） （参考课本P186求射极偏置共射电路的 Ro
ห้องสมุดไป่ตู้11
BJT电流源电路
3. Wilson电流源
7.1.1 FET电流源电路
1. MOSFET镜像电流源 2. MOSFET多路电流源 3. JFET电流源
代表符号
7.1.2 BJT电流源
1. 镜像电流源
2. 微电流源
3. Wilson电流源
4. 组合电流源
3
7.1.1 FET电流源
1. MOSFET镜像电流源
MOSFET基本镜像电流源
要求T1, T2都工 作在饱和区
(1) T1,T2参数完全相同时（=0）
IO IREF
V DD VSS VGS R
I REF K n (VGS VT ) 2
由上两式联立求解可求出 IO
(2) 当T1,T2的宽长比不同时(=0)
I REF K n1 (VGS VT ) 2 I D2 K n2 (VGS VT ) 2
7.1
模拟集成电路中的直流偏置技术
7.2
7.3
差分式放大电路
差分式放大电路的传输特性
7.4 带有源负载的差分式放大电路（不要求） 7.5 集成电路运算放大器
7.6
7.7
实际集成运算放大器的主要参数和对应用 电路的影响
变跨导式模拟乘法器
1
7.8 放大器中的噪声和干扰(自学）
教学要求
掌握常见电流源电路结构与参数计算
比例电流源。
VBE1 I E1Re1 VBE 2 I E 2 Re 2
VBE1 VBE 2 I E1Re1 I E 2 Re 2
由 I E1 I REF，I E 2 I C 2 得: I Re1 I C2 REF Re 2
I REF VCC V EE R Re1
当β>>2时， IO =IC2 ≈IREF
动态电阻ro= rce2
10
BJT电流源电路
2. 微电流源
I E 2 Re2 VBE1 VBE 2 VBE
IO IE2 VBE / Re 2
由于VBE只有几十毫伏或更小， Re2只需几千欧, IC2就可达到uA级。
IO
VT I ln REF , Re 2 IO
IO
( W / L)2 I REF (此时构成 ( W / L)1 比例电流源)
4
FET电流源
MOSFET镜像电流源的动态电阻 ro
动态电阻可利用小信号等效电路求 (类似于求放大电路的输出电阻）
动态电阻ro= rds2
iD2=iO ID2 可用范围 1 斜率＝ ro 击穿
ro
0 VGS-VTN VDS VBR vDS2
I2
(W / L)2 I REF (W / L)1
(W / L)3 I3 I REF (W / L)1
I4 I 3
(W I5 (W (W (W / L)5 I4 / L)4 / L)5 (W / L)3 I REF / L)4 (W / L)1
－VSS
9
7.1.2 BJT电流源电路
除宽长比外，
T0~T3特性相同， T4、T5特性相同 T1,T2、T1,T3分
别构成镜像电流
源，又称为电流 阱或电流漏； T4,T5构成镜像 电流源，称为电 流源
需保证所有管子工作在饱和区
8
FET电流源
多路电流源的输出电流计算
＋VDD ID0＝IREF d0 T0 g0 ＋ ＋VGS0 － T1 g1 NMOS I2 d2 d3 T2 g2 ＋ NMOS ＋ VGS1 VGS2 － － I3 g3 T3 NMOS ＋ VGS3 － － VGS4 s4 ＋ g4 T4 d4 I4 PMOS d5 － VGS5 g5 ＋ s5 T5 I5
Wilson电流源的动态电阻 >> 微电流源的动态电阻
12
BJT电流源电路
4. 多路电流源
T1、R1 和T4支路产生基准电流IREF
I REF
VCC VEE VBE1 VEB4 R1
T1和T2、T4和T5构成镜像电流源 T1和T3，T4和T6构成了微电流源
13
BJT电流源补充
在镜像电流源电路的基础上，增加两个发射极电阻， 使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系，即可构成
＋VDD ID0＝IREF d0 T0 g0 ＋ ＋VGS0 － T1 ＋ VGS1 － －VSS g1 g2 NMOS I2 d2 d3 T2 NMOS ＋ VGS2 － I3 g3 T3 NMOS ＋ VGS3 － － VGS4 s4 ＋ g4 T4 d4 I4 PMOS d5 － VGS5 g5 ＋ s5 T5 I5
该电路是对镜像电流源的改 进，在一定条件下使IO=IREF
4
精度更高，且动态电阻更大，
恒流特性更好。
ro rds4 rds2 (1 gm rds4 ) gm rds4rds2
(W/L)1
T1
T1
T2 (W/L)
2
－ VSS
7
FET电流源
3. 多路电流源
利用一个IREF提供多个输出电流
s1
15
电流源作有源负载例
例2：
Vcc
T2与T3构成镜像电流源，作T1的 集电极负载。
Av
b1( rce1 // ro )
rbe1
vO
vI
b1( rce1 // rce 2 )
rbe1
ro为镜像电流源动态电阻
16
作业
P337
7.1.4
17
掌握差分式放大电路基本概念、原理和静
态与交流性能指标分析计算
了解集成运算放大器组成和主要参数 了解乘法器及其应用电路
2
7.1 模拟集成电路中的直流偏置技术
电流源又称为“恒流源”,其特点为输出电流恒定,动 态电阻大。（动态电阻越大，恒流特性越好） 用途： 为放大电路提供稳定的直流偏置 作有源负载提高放大电路的增益
5
FET电流源
MOSFET常用镜像电流源
用T3代替基本镜像电流源 中的R，T1-T3特性相同.
由于T1和T3相同， VGS3 =VGS =(VDD+VSS)/2
- +
VGS3
I REF I D1 Kn (VGS VT )2
当T1,T2的宽长比相同时
I O I D1 I REF
1. 镜像电流源
T1、T2的参数相同
IC2=Io
b1 b2 b
VBE2 = VBE1 = VBE
I E2 = I E1 , I C2 = I C1 , I B2 = I B1
2
I REF IC1 2 I B (1 ) I C 2
b
ro
Io VCC VEE VBE VCC VEE R R
是对镜像电流源的一种改进电路， 可进一步提高输出电流与基准电流 的传输精度，且输出电流更稳定。 设T1-T3的参数相同, b1 b2 b3 b
I O I C3 (1 2
b 2b 2
2
) I REF I REF
I REF
VCC VBE3 VBE2 VEE R
-VEE
14
电流源作有源负载例
VDD
例1：
T2 g2
d2
iD B2 ＋ vDS2 － vo B1 ＋ vDS1 －
T1组成共源放大电路， T2构成电流源，作为 T1的有源负载
s2 d1
vi － VG
S
T1 ＋ g1
vo Av gm1( rds1||ro ) vi ro为电流源动态电阻
则：Av gm1( rds1||rds2 )
IO ( W / L)2 I REF ( W / L)1
要求T1- T3都工作 在饱和区
动态电阻ro= rds2
6
FET电流源
VDD ro d4
2.
串级镜像电流源
IREF ID3 (W/L)3 T 3 ID1 g4 － VGS3 ＋ ＋ VGS4 － ID2 ID4=IO T4 (W/L)
I REF
VCC VEE R
ro
(其中VT在室温27℃时约为26mV)
动态电阻： ro rce2 (1
bRe2
rbe2 Re2
)
特点: IO较小(uA级)，动态电 阻大，输出电流恒定性高。
） （参考课本P186求射极偏置共射电路的 Ro
ห้องสมุดไป่ตู้11
BJT电流源电路
3. Wilson电流源
7.1.1 FET电流源电路
1. MOSFET镜像电流源 2. MOSFET多路电流源 3. JFET电流源
代表符号
7.1.2 BJT电流源
1. 镜像电流源
2. 微电流源
3. Wilson电流源
4. 组合电流源
3
7.1.1 FET电流源
1. MOSFET镜像电流源
MOSFET基本镜像电流源
要求T1, T2都工 作在饱和区
(1) T1,T2参数完全相同时（=0）
IO IREF
V DD VSS VGS R
I REF K n (VGS VT ) 2
由上两式联立求解可求出 IO
(2) 当T1,T2的宽长比不同时(=0)
I REF K n1 (VGS VT ) 2 I D2 K n2 (VGS VT ) 2
7.1
模拟集成电路中的直流偏置技术
7.2
7.3
差分式放大电路
差分式放大电路的传输特性
7.4 带有源负载的差分式放大电路（不要求） 7.5 集成电路运算放大器
7.6
7.7
实际集成运算放大器的主要参数和对应用 电路的影响
变跨导式模拟乘法器
1
7.8 放大器中的噪声和干扰(自学）
教学要求
掌握常见电流源电路结构与参数计算
比例电流源。
VBE1 I E1Re1 VBE 2 I E 2 Re 2
VBE1 VBE 2 I E1Re1 I E 2 Re 2
由 I E1 I REF，I E 2 I C 2 得: I Re1 I C2 REF Re 2
I REF VCC V EE R Re1
当β>>2时， IO =IC2 ≈IREF
动态电阻ro= rce2
10
BJT电流源电路
2. 微电流源
I E 2 Re2 VBE1 VBE 2 VBE
IO IE2 VBE / Re 2
由于VBE只有几十毫伏或更小， Re2只需几千欧, IC2就可达到uA级。
IO
VT I ln REF , Re 2 IO
IO
( W / L)2 I REF (此时构成 ( W / L)1 比例电流源)
4
FET电流源
MOSFET镜像电流源的动态电阻 ro
动态电阻可利用小信号等效电路求 (类似于求放大电路的输出电阻）
动态电阻ro= rds2
iD2=iO ID2 可用范围 1 斜率＝ ro 击穿
ro
0 VGS-VTN VDS VBR vDS2
I2
(W / L)2 I REF (W / L)1
(W / L)3 I3 I REF (W / L)1
I4 I 3
(W I5 (W (W (W / L)5 I4 / L)4 / L)5 (W / L)3 I REF / L)4 (W / L)1
－VSS
9
7.1.2 BJT电流源电路
除宽长比外，
T0~T3特性相同， T4、T5特性相同 T1,T2、T1,T3分
别构成镜像电流
源，又称为电流 阱或电流漏； T4,T5构成镜像 电流源，称为电 流源
需保证所有管子工作在饱和区
8
FET电流源
多路电流源的输出电流计算
＋VDD ID0＝IREF d0 T0 g0 ＋ ＋VGS0 － T1 g1 NMOS I2 d2 d3 T2 g2 ＋ NMOS ＋ VGS1 VGS2 － － I3 g3 T3 NMOS ＋ VGS3 － － VGS4 s4 ＋ g4 T4 d4 I4 PMOS d5 － VGS5 g5 ＋ s5 T5 I5
Wilson电流源的动态电阻 >> 微电流源的动态电阻
12
BJT电流源电路
4. 多路电流源
T1、R1 和T4支路产生基准电流IREF
I REF
VCC VEE VBE1 VEB4 R1
T1和T2、T4和T5构成镜像电流源 T1和T3，T4和T6构成了微电流源
13
BJT电流源补充
在镜像电流源电路的基础上，增加两个发射极电阻， 使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系，即可构成
＋VDD ID0＝IREF d0 T0 g0 ＋ ＋VGS0 － T1 ＋ VGS1 － －VSS g1 g2 NMOS I2 d2 d3 T2 NMOS ＋ VGS2 － I3 g3 T3 NMOS ＋ VGS3 － － VGS4 s4 ＋ g4 T4 d4 I4 PMOS d5 － VGS5 g5 ＋ s5 T5 I5
该电路是对镜像电流源的改 进，在一定条件下使IO=IREF
4
精度更高，且动态电阻更大，
恒流特性更好。
ro rds4 rds2 (1 gm rds4 ) gm rds4rds2
(W/L)1
T1
T1
T2 (W/L)
2
－ VSS
7
FET电流源
3. 多路电流源
利用一个IREF提供多个输出电流
s1
15
电流源作有源负载例
例2：
Vcc
T2与T3构成镜像电流源，作T1的 集电极负载。
Av
b1( rce1 // ro )
rbe1
vO
vI
b1( rce1 // rce 2 )
rbe1
ro为镜像电流源动态电阻
16
作业
P337
7.1.4
17
掌握差分式放大电路基本概念、原理和静
态与交流性能指标分析计算
了解集成运算放大器组成和主要参数 了解乘法器及其应用电路
2
7.1 模拟集成电路中的直流偏置技术
电流源又称为“恒流源”,其特点为输出电流恒定,动 态电阻大。（动态电阻越大，恒流特性越好） 用途： 为放大电路提供稳定的直流偏置 作有源负载提高放大电路的增益
5
FET电流源
MOSFET常用镜像电流源
用T3代替基本镜像电流源 中的R，T1-T3特性相同.
由于T1和T3相同， VGS3 =VGS =(VDD+VSS)/2
- +
VGS3
I REF I D1 Kn (VGS VT )2
当T1,T2的宽长比相同时
I O I D1 I REF
1. 镜像电流源
T1、T2的参数相同
IC2=Io
b1 b2 b
VBE2 = VBE1 = VBE
I E2 = I E1 , I C2 = I C1 , I B2 = I B1
2
I REF IC1 2 I B (1 ) I C 2
b
ro
Io VCC VEE VBE VCC VEE R R
是对镜像电流源的一种改进电路， 可进一步提高输出电流与基准电流 的传输精度，且输出电流更稳定。 设T1-T3的参数相同, b1 b2 b3 b
I O I C3 (1 2
b 2b 2
2
) I REF I REF
I REF
VCC VBE3 VBE2 VEE R
-VEE
14
电流源作有源负载例
VDD
例1：
T2 g2
d2
iD B2 ＋ vDS2 － vo B1 ＋ vDS1 －
T1组成共源放大电路， T2构成电流源，作为 T1的有源负载
s2 d1
vi － VG
S
T1 ＋ g1
vo Av gm1( rds1||ro ) vi ro为电流源动态电阻
则：Av gm1( rds1||rds2 )