第六章模拟集成电路设计-1.

、输出电压摆幅：
Ⅳ、R电阻值比较大
（2）恒流源
• 电路图与双极型的相同，如图6-36
• 引入负反馈，提高输出电流的稳定性，提高输出 阻抗
• 例：已知源的基准电流50微安，管的参数： μ4002。3.8×10-82，W112233=2， 13=3.3×105欧姆，求电路的输出电流及输出电 阻？
gm
I DS VGS
1d Ir 1 dB V E 1d R
输出电阻
Ird T VCC VBEd TRd r T
2、电阻比例恒流源
• 基准电流
• 电路特点：得到不同的电流输出值，减少芯片 面积
VB0 EIE0R0VB1EIE1R1
R1E1I1VBE 0VBE 1 1，得到6公 3） 0式（
R0E0I
IER 0 1
注意： 设计中要求微小工作电流 减小R0，以使芯片面积小
电流十分接近了 • 反馈补偿作用 • 稳定工作点
5、恒流源
• 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
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
基本型恒流源 r
1. 镜像电流源
基准电流：
IREF =Ir
VCCVBE R
V CC R
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因为：VB E2=VB E1 IE2=IE1
设计规则
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。
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
模拟电路设计
• 衬底耦合 • 封装
本章主要内容
• 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 • 单极放大器 • 运算放大器 • 负反馈 • 、转换器
• 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 • 模拟集成电路
本章主要内容
• 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 • 单极放大器 • 运算放大器 • 负反馈 • 、转换器
一、工艺技术
• 晶片工艺 • 光刻 • 氧化 • 离子注入 • 淀积与刻蚀 • 器件制造
1、有源器件
• 基本晶体管制造 • 后端工艺
• 电阻 • 电容器 • 电感
2、无源器件
• 金属 • 多晶硅 • 扩散层
3、互连
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
• 最小宽度 • 最小间距 • 最小包围 • 最小延伸
在加上沟道长度调制效应，计算较为复杂
有源负载
一般电阻负载共射放大器和射耦对中的电压增益：
AV gmRCIC VRTC
（1）电源电压 （2）集电极的负载电阻
交流阻抗很大而直流电阻很小的负载原件作为放大器的负载
结论：
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 I2 r变化
增加了双极型晶体管工作点的稳定性
讨论
• 恒定电流由决定
• 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
• 的温度系数
• • •
晶体管的对称性
电阻的温漂
IDK nV G SV T2
公式6-42
衬底调制效应
• 若50微安、2=1V、μn22= μn33=2×10-52、衬 底调制系数0.27V1/2，2Φ0.8V、参考电压：5V、 1伏。求T2、T3管的宽长比。
VTVT0 2FVBS 2F
1
COX
2qSN i a
V T V T H r2 F V G 2 S 2 F
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
3、微电流恒流源（源）
V B1E V B2E IE 2R e2
Re2
VBE1VBE2 IE2
VtlnIE1 IE2 IE2
VtlnIr 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30V，1，10微安，求R和2；若用基本 恒流源，的值应为多少？若由30V下降至15V。 求两种恒流源的值？
（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
4、基极电流补偿恒流源（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
无法抑制电源变化的影响
例题
一多路输出电流源电路如图所示，T16管发射结 电压0.7伏，试求T36管的集电极电流（），并说 解明： T1的作用
Ir11 0. 6 4 1 4 0 2 1 0 30 .71mA
根据IO R1代入实际的数值， Ir R2
推得 T3~T6的电流分别 1、 2、 为 4、 8毫 ：安
模拟集成电路
集成电路概述
• 模拟就是能对模拟量进行运算和处理的一种，直 接对连续可变的模拟量进行计算与处理
• 模拟集成电路的种类 • 根据输入、输出电压的变化关系分类 • 线性：输出信号随输入信号的变化成线性关系 • 非线性：具有非线性的传输特点 • 接口电路：转换器 • 按工作频率分类 • 低频、高频、射频、微波、毫米波 • 按功率分类 • 功率集成电路 • 按器件分类 • 双极、、 • 按应用领域分类
• 缺点：误差大、频率特性差
• 电路如图6-33
6、恒流源
（1）基本恒流源（如图6-34）
T1、T2管为n沟道增强型管
工作原理
T1管栅漏短接，始终工作在饱和区
ITD 讨2管 论与：K Tn1V 管G 工艺 SV 参T 数2 相同IIOr
W2L1 L2W1
I、考虑沟道长度调制效应，造成偏差
、交流输出电阻较高