CH06 模擬集成電路1課件

6模擬集成電路6.1模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)6.3差分式放大電路的傳輸特性6.4集成電路運算放大器6.5實際集成運算放大器的主要參數(shù)和對應(yīng)用電路的影響6.2差分式放大電路6.1模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)6.1.1BJT電流源電路6.1.2FET電流源1.鏡像電流源2.微電流源3.高輸出阻抗電流源4.組合電流源1.MOSFET鏡像電流源2.MOSFET多路電流源3.JFET電流源6.1.1BJT電流源電路1.鏡像電流源T1、T2的參數(shù)全同即β1＝β2，ICEO1＝ICEO2

當BJT的β較大時，基極電流IB可以忽略

Io＝IC2≈IREF＝

代表符號2.微電流源由于很小，所以IC2也很小。ro≈rce2（1＋）

（參考射極偏置共射放大電路的輸出電阻）A1和A3分別是T1和T3的相對結(jié)面積動態(tài)輸出電阻ro遠比微電流源的動態(tài)輸出電阻高3.高輸出阻抗電流源4.組合電流源T1、R1和T4支路產(chǎn)生基準電流IREFT1和T2、T4和T5構(gòu)成鏡像電流源T1和T3，T4和T6構(gòu)成了微電流源用T3代替R，T1~T3特性相同，且工作在放大區(qū)，當=0時，輸出電流為常用的鏡像電流源2.MOSFET多路電流源3.JFET電流源(a)電路(b)輸出特性6.2.1差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)1.用三端器件組成的差分式放大電路2.有關(guān)概念差模信號共模信號差模電壓增益共模電壓增益總輸出電壓其中——差模信號產(chǎn)生的輸出——共模信號產(chǎn)生的輸出共模抑制比反映抑制零漂能力的指標根據(jù)有共模信號相當于兩個輸入端信號中相同的部分差模信號相當于兩個輸入端信號中不同的部分共模信號大小相等，相位相同；差模信號大小相等，相位相反。靜態(tài)動態(tài)僅輸入差模信號，大小相等，相位相反。大小相等，信號被放大。相位相反。2.抑制零點漂移原理溫度變化和電源電壓波動，都將使集電極電流產(chǎn)生變化。且變化趨勢是相同的，其效果相當于在兩個輸入端加入了共模信號。3.主要指標計算（1）差模情況接入負載時以雙倍的元器件換取抑制零漂的能力<A>雙入、雙出<B>雙入、單出接入負載時<C>單端輸入等效于雙端輸入指標計算與雙端輸入相同。<B>單端輸出抑制零漂能力增強（3）共模抑制比雙端輸出，理想情況單端輸出抑制零漂能力越強單端輸出時的總輸出電壓（4）頻率響應(yīng)高頻響應(yīng)與共射電路相同，低頻可放大直流信號。例(4)當輸出接一個12k負載時的差模電壓增益.解：求:(1)靜態(tài)(3)差分電路的共模增益共模輸入電壓不計共模輸出電壓時(4)4.帶有源負載的射極耦合差分式放大電路靜態(tài)IE6IREFIO

＝IE5差模電壓增益（負載開路）則單端輸出的電壓增益接近于雙端輸出的電壓增益差模輸入電阻Rid＝2rbe輸出電阻共模輸入電阻

Ric＝rbe＋2(1＋β)ro56.2.3源極耦合差分式放大電路1.CMOS差分式放大電路雙端輸出差模電壓增益而:所以：單端輸出差模電壓增益vo2＝(id4-id2)(ro2//ro4) ＝gmvid（ro2//ro4）

(ro2//ro4) ＝gm(ro2//ro4)與雙端輸出相同6.3差分式放大電路的傳輸特性根據(jù)iC1=iE1，iC2=iE2vBE1=vi1=vid/2vBE2=vi2=-vid/2

又vO1＝VCC－iC1Rc1vO2＝VCC－iC2Rc2可得傳輸特性曲線vO1，vO2＝f（vid）vO1，vO2＝f（vid）的傳輸特性曲線6.4集成電路運算放大器6.4.1集成電路運算放大器CMOSMC145736.4.2集成運算放大器7416.4.1CMOSMC14573集成電路運算放大器1.電路結(jié)構(gòu)和工作原理2.電路技術(shù)指標的分析計算(1)直流分析已知VT和KP5，可求出IREF

根據(jù)各管子的寬長比，可求出其它支路電流。(2)小信號分析設(shè)gm1=gm2=gm

則輸入級電壓增益總電壓增益Av

=

Av1·Av2

Av2=vo/vgs7

=－gm7(rds7//rds8)

第二級電壓增益將參數(shù)代入計算得Av

=

40884.8（92.2dB）6.4.2集成運算放大器741原理電路簡化電路6.5實際集成運算放大器的主要參數(shù)和對應(yīng)用電路的影響6.5.1實際集成運放的主要參數(shù)6.5.2集成運放應(yīng)用中的實際問題6.5.1實際集成運放的主要參數(shù)輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）1.輸入失調(diào)電壓VIO在室溫（25℃）及標準電源電壓下，輸入電壓為零時，為了使集成運放的輸出電壓為零，在輸入端加的補償電壓叫做失調(diào)電壓VIO。一般約為±（1～10）mV。超低失調(diào)運放為（1～20）V。高精度運放OP-117VIO=4V。MOSFET達20mV。2.輸入偏置電流IIB輸入偏置電流是指集成運放兩個輸入端靜態(tài)電流的平均值IIB＝（IBN＋IBP）/2BJT為10nA～1A；MOSFET運放IIB在pA數(shù)量級。3.輸入失調(diào)電流IIO輸入失調(diào)電流IIO是指當輸入電壓為零時流入放大器兩輸入端的靜態(tài)基極電流之差，即IIO＝|IBP－IBN|一般約為1nA～0.1A。

4.溫度漂移（1）輸入失調(diào)電壓溫漂VIO/

T（2）輸入失調(diào)電流溫漂IIO/

T差模特性1.開環(huán)差模電壓增益Avo和帶寬BW開環(huán)差模電壓增益AvO開環(huán)帶寬BW

(fH)單位增益帶寬

BWG(fT)741型運放AvO的頻率響應(yīng)2.差模輸入電阻rid和輸出電阻ro

BJT輸入級的運放rid一般在幾百千歐到數(shù)兆歐MOSFET為輸入級的運放rid＞1012Ω超高輸入電阻運放rid＞1013Ω、IIB≤0.040pA一般運放的ro＜200Ω，而超高速AD9610的ro＝0.05Ω。3.最大差模輸入電壓Vidmax共模特性1.共模抑制比KCMR和共模輸入電阻ric

一般通用型運放KCMR為（80～120）dB，高精度運放可達140dB，ric≥100MΩ。2.最大共模輸入電壓Vicmax

一般指運放在作電壓跟隨器時，使輸出電壓產(chǎn)生1%跟隨誤差的共模輸入電壓幅值，高質(zhì)量的運放可達±

13V。大信號動態(tài)特性1.轉(zhuǎn)換速率SR放大電路在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號（例如階躍信號）時，輸出電壓對時間的最大變化速率，即 若信號為vi＝Vimsin2ft，則運放的SR必須滿足SR≥2πfmaxVom2.全功率帶寬BWP

指運放輸出最大峰值電壓時允許的最高頻率，即SR和BWP是大信號和高頻信號工作時的重要指標。一般通用型運放SR在nV/s以下，741的SR=0.5V/s而高速運放要求SR＞30V/s以上。目前超高速的運放如AD9610的SR＞3500V/s。電源特性1.電源電壓抑制比KSVR

衡量電源電壓波動對輸出電壓的影響2.靜態(tài)功耗PV

1.集成運放的選用根據(jù)技術(shù)要求應(yīng)首選通用型運放，當通用型運放難以滿足要求時，才考慮專用型運放，這是因為通用型器件的各項參數(shù)比較均衡，做到技術(shù)性與經(jīng)濟性的統(tǒng)一。至于專用型運放，雖然某項技術(shù)參數(shù)很突出，但其他參數(shù)則難以兼顧，例如低噪聲運放的帶寬往往設(shè)計得較窄，而高速型與高精度常常有矛盾，如此等等。6.5.2集成運放應(yīng)用中的