2022-2023学年高二物理竞赛：模拟集成电路

模 拟 集 成 电 路 在半导体制造工艺的基础上，把整个电 路中的元器件制作在一块硅基片上，构成特 定功能的电子电路，称为集成电路。 MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 2 集成电路(IC): a.电路结构与元件参数具有对称性； b.用有源器件代替无源器件； c.采用复合结构的电路； d.级间采用直接耦合方式； e.电路中的二极管多用于温度补偿或电位移动电路， 大都采用BJT的发射结构成。 模 拟 集 成 电 路 22－ MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 6.1 模拟集成电路中的直流偏置电路 22- MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 3 6.1 模拟集成电路中的直流偏置电路 6.2 差分式放大电路 6.3 差分式放大电路的传输特性 6.4 集成电路运算放大器 6.5 实际集成运算放大器的主要参数 和对应用电路的影响 6.6 变跨导式模拟乘法器 6.7 放大电路中的噪声与干扰 6.8 SPICE仿真例题 22－ MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 6.1 模拟集成电路中的直流偏置电路 22- 电流源是提供恒定电流的电子线路，在模拟集成 电路中，广泛的使用电流源为放大器提供稳定的偏置 电流或作为放大电路的有源负载。 工作在放大区中的BJT或FET，具有恒流特性， 其动态输出电阻值均很高，因而可以直接利用或稍 加改进，即可获得多种较好的电流源。 直流偏置电路是向集成电路提供工作电流的电路。由电流源完成此功能。 4 22- MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 6.1 模拟集成电路中的直流偏置电路 22- 1.镜像电流源 IREF IC1 2IB T1、T2的参数完全相同: VBE1 = VBE2, E1 = E2, CEO1 = CEO2, C1 = C2, 1 = 2， 基准电流 当 较大时，B 可以忽略，所以，C2 ≈ REF, 6.1.1.BJT电流源电路 电流源的符号： I0 Ic2 i (mA) v I0 5 镜像电流源适合较大工作电流(毫安数量级)的场合。 当需要较小工作电流时，必须加大R，这在IC中难以实现，需要研究改进型的电流源。 22- MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 6.1 模拟集成电路中的直流偏置电路 22- 2.微电流源 当基准电流REF一定时, C2可确定如下： 由于VBE的数值小，故用阻值不大的Re2即可获得 微小的工作电流,由于 T1对T2 有温度补偿作用，所以C2 的温度稳定性也较好。 IREF 2IB IC1 Re2 6 6.1.1.BJT电流源电路 22- MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 6.1 模拟集成电路中的直流偏置电路 22- 3.电流源作有源负载 7 6.1.1.BJT电流源电路 由于电流源具有直流电阻小而交流电阻很大的特 点，在模拟集成电路中，广泛的把它作为负载使用， 称为有源负载。 电流源作为集电极负载。 C2 C1 C3 C2 = C1= C3(REF) 22- MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE