第六章模拟集成电路设计-1.只是课件

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2、电阻比例恒流源
• 基准电流Ir
• 电路特点：得到不同的电流输出值，减少芯片 面积
VBE 0IE0R0VBE 1IE1R1
R1E1I1VBE 0 VBE11，得到6公 3式 ） 0 （
R0E0I
IE0R1
注意： 设计中要求微小工作电流 减小R0，以使芯片面积小
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恒流源电路和有源负载
• 参考电压源和参考电流源
– 偏置电路：把一个支路中的参考电流比较精确 地反射到另一个支路上去，以获得较稳定的工 作电流
– 有源负载：设计得到大的动态电阻，从而提高 电压增益
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3、互连
• 金属 • 多晶硅 • 扩散层
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二、模拟集成电路版图技术
• 设计规则 • 天线效应 • 模拟集成电路版图
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设计规则
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本章主要内容
• CMOS工艺技术 • 模拟集成电路版图技术 • 参考电压源和参考电流源 • CMOS单极放大器 • CMOS运算放大器 • 负反馈 • D/A、A/D转换器
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一、CMOS工艺技术
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4、基极电流补偿恒流源（Wilson源）
• 图6-32：应用于较大电流的情况
• 消除基极电流的影响
• 工作原理
– 流过基极的电流经过T3管放大 – 此电流提供了T1、T2管的基极电流和T3管的
集电极电流
– 通过公式（6-33~35）得，输出电流与参考电 流十分接近了
• 晶片工艺 • 光刻 • 氧化 • 离子注入 • 淀积与刻蚀 • 器件制造
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1、有源器件
• 基本晶体管制造 • 后端工艺
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2、无源器件
• 电阻 • 电容器 • 电感
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• 缺点：误差大、频率特性差
• 电路如图6-33
2020小间距 • 最小包围 • 最小延伸
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天线效应
• 问题
– 小尺寸的栅极与大面积金属一层相连 – 在刻蚀时，大面积的金属一层会收集离子，使
其电位升高，造成击穿。
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基本型恒流源 r
1. 镜像电流源
基准电流：
IREF=Ir
VCCVBE R
V CC R
因为：VB E2=VB E1 IE2 = IE1
所以：IC2 =IC1 IREF
最后得到公式6-29
R上 r 电流I的 r T 变 管 2化 基极 I变 2 r 化
增加了双极型晶体管工作点的稳定性
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模拟电路的版图
• 叉指晶体管 • 对称性 • 参考源的分布 • 无源器件 • 连线 • 焊盘与静电放电保护
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模拟电路设计
• 衬底耦合 • 封装
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本章主要内容
• CMOS工艺技术 • 模拟集成电路版图技术 • 参考电压源和参考电流源 • CMOS单极放大器 • CMOS运算放大器 • 负反馈 • D/A、A/D转换器
VtlnIE1 IE2 IE2
Vt Ir ln
IO IO
Vt q 26mV KT
讨论： （1）用中等电阻，可获得较小的恒定电流 例题：若VCC=30V，Ir=1mA，IO=10微安，求 R和Re2；若用基本恒流源，Rr的值应为多少？若 VCC由30V下降至15V。求两种恒流源的IO值？ （2）对电源电压变化的抑制作用 由上题可见：微电流恒流源有较好的电流稳定性
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第六章模拟集成电路设计-1.
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• 模拟集成电路的特点
– 应用的多样性 – 电路结构的多样性、复合性 – 微小信号 – 电源变化较大
• 发展
– 模拟电路数字化 – 高频、低噪声、低功耗、宽频带 – MOS模拟集成电路
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讨论
• 恒定电流由Rr决定
• 温度补偿，跟踪性好
• 不足
– β比较小则电流匹配性差
– 对电源变化无抑制作用
• Ir的温度系数
– 晶体管的对称性
– 电阻的温漂
• 输出电阻
1dIr 1 dB VE1dR IrdT VCC VBEdT RrdT
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• 反馈补偿作用
– 稳定工作点
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5、Pnp恒流源
• PNP管恒流源在双极型模拟电路中广泛使 用
• 根据电流源电路的特点：基极短接、发射 极接同样电位，因此采用多集电极横向 PNP管就可等效出多个恒流源
• 优点：可把偏置和恒流的几个晶体管都作 在一个隔离岛内，而且共用一个发射极、 一个基极，从而节省了面积
推得 T3~T6的电流分别 1、 2、 为 4、 8毫 ：安
T1电流放大，以减少从参考电流中分出的基极电流。 使一个参考电流较准确地控制多个电流源
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3、微电流恒流源（Widlar源）
V B1 E V B2 EIE2R e2
Re2
VBE1VBE2 IE2
无法抑制电源变化的影响
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例题
一多路输出电流源电路如图所示，T1~T6管发射 结电压VBE=0.7伏，试求T3~T6管的集电极电流（ 解I：O），并说明T1的作用
Ir11 0. 4 614 0 210 30.71mA
根据IO R1代入实际的数值， Ir R2