《模电模拟集成电路》PPT课件

电子技术基础A（模拟部分）6：模拟集成电路复合管电路组合放大电路6.0.1集成电路的特点6.0.2集成电路中常用的电路组态参数具有对称性有源器件代替无源元件复合结构电路二极管作温度补偿元件和电平移动电路6.0.1集成电路的特点6.0.1集成电路的特点6.0.1集成电路的特点集成电路(IC)中单个元器件精度不很高，参数随温度漂移较大，但在同一芯片上用相同工艺制造出的元器件性能一致性好，芯片上同一类元器件温度特性也基本一致。如果做成对称电路或补偿回路，则电路的热稳定性相当好。6.0.1集成电路的特点1.电路结构与元器件参数具有对称性IC中由于用P或N型半导体材料作电阻，阻值有一定限制，一般几十W到几十kW之间，太高太低都会因占芯片面积过大而不易制造。常用占用面积小且性能好的MOS、BJT管等有源器件构成电流源替代大电阻。大电容也不易制造，常用PN结电容或SiO2绝缘层构成小电容，一般<100pF，故各级电路间大都采用直接耦合。电感则一般必须外接，有时通过巧妙设计电路结构来代替大电容和电感元件。6.0.1集成电路的特点2.用有源器件代替无源元件由于复合结构的电路性能较佳而制作容易，因而集成电路中经常采用复合管(达林顿)、共集(CC)-共射(CE)、共射(CE)-共基(CB)、共集(CC)-共基(CB)等复合结构电路。6.0.1集成电路的特点3.采用复合结构电路IC中的二极管常用三极管的一个PN结构成，或将基极与集电极短路，再与发射极构成正向压降较低的二极管。常用来作恒压电路、偏置电路和温度补偿电路，这是因为这种二极管具有与三极管发射结相同的温度系数。6.0.1集成电路的特点4.用二极管作温度补偿元件和电平移动电路6.0.2集成电路中常用的电路组态1.复合管电路（达林顿管）6.0.2集成电路中常用的电路组态1.复合管电路（达林顿管）6.0.2集成电路中常用的电路组态1.复合管电路（达林顿管）6.0.2集成电路中常用的电路组态2.组合放大电路CC-CE电路CS-CB电路6.0.2集成电路中常用的电路组态2.组合放大电路CC-CB电路MOSFET镜像电流源MOSFET多路电流源6.1.1BJT电流源电路6.1.2FET电流源（自学）镜像电流源微电流源多路电流源电流源作有源负载JFET电流源6.1.0基本原理利用放大区的恒流特性恒流特性：VCC>>VBE,故IREF取决于VCC和R，6.1.1BJT电流源1.镜像电流源IC1的T不敏感性原理：IC1维持稳定！与PN结特性（T敏感）基本无关！IREF为恒定！恒流特性：IC2取决于VCC和R，与PN结的特性（T敏感）基本无关！6.1.1BJT电流源1.镜像电流源思考：T2的Q点必须处于什么区域思考：如图所示电路IC2稳定性如何由于T2的集电极电流基本不变。所以交流量：实际上，一般ro在几百千欧以上6.1.1BJT电流源1.镜像电流源交流电阻：镜像电流源的恒流特性 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ：①交流电阻尽量大(Why)、②T稳定性高！由于增加T3，使IC3更接近kIREF6.1.1BJT电流源1.镜像电流源精度更高更稳的镜像电流源镜像电流源大交流电阻，对T3起射极偏置电阻作用（强反馈稳Q），当然输出交流电阻更高，恒流特性更好，温度稳定性更高！由于DVBE很小，故IC2也很小6.1.1BJT电流源2.微电流源6.1.1BJT电流源3.多路电流源试指出该电路的镜像电流源和微电流源。共射电路电压增益为：对于此电路Rc就是镜像电流源的交流电阻，因此增益为：比用电阻Rc就作负载时提高了。6.1.1BJT电流源4.电流源作有源负载放大管6.1.2FET电流源1.MOSFET镜像电流源6.1.2FET电流源1.MOSFET镜像电流源6.1.2FET电流源2.MOSFET多路电流源6.1.2FET电流源3.JFET电流源电路结构静态分析6.2.1差分放大电路的概念6.2.2基本差分式放大电路直接耦合放大电路共模和差模共模抑制比动态分析6.2.3基本差分式放大电路的参数计算6.2.4基本差分式放大电路的传输特性6.2.5基本差分放大电路的改进二等分定理参数计算抑制零点漂移可以放大直流信号零点漂移问题一般集成运算放大器都要采用直接耦合方式，Why？主要原因：温度变化引起，也称温漂零漂：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生温漂指标：温度每升高1℃时，输出漂移电压按电压增益折算到输入端的等效输入漂移电压值1.直接耦合放大电路6.2.1差分放大电路的概念电源电压波动也是原因之一例：假设若第一级漂了100mV，则输出漂移1V。若第二级也漂了100mV，则输出漂移10mV。1.直接耦合放大电路6.2.1差分放大电路的概念第一级是关键漂移1V+10mV漂移1V+10mV漂了100mV漂移10mV+100mV需采用低噪声低温漂差放输入端漂移电压为0.2mV输入端漂移电压为0.002mV6.2.1差分放大电路的概念2.什么是差放？取vo=vo1–vo2，则：（1）vi1、vi2大小相等方向相同时，vo=0；（2）vi1、vi2大小相等方向相反时，vo≠0；只能够放大差信号！6.2.1差分放大电路的概念vid：差模信号信号分解类型与定义：3.共模和差模信号差/自有信号差模信号输入对称电路后一分为二：大小相等方向相反6.2.1差分放大电路的概念vid：差模信号信号分解类型与定义：3.共模和差模vic：共模信号平均信号/共有信号6.2.1差分放大电路的概念vid：差模信号信号分解类型与定义：3.共模和差模vic：共模信号差模电压增益共模电压增益总输出电压：6.2.1差分放大电路的概念共模抑制比反映抑制零漂能力的指标有时用对数 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达：4.共模抑制比6.2.2基本差分式放大电路1.电路（vi1=vi2=0）2.静态分析●仅输入差模信号，vi1和vi2大小相等但反相。则vc1和vc2大小相等且反相，故vo=vc1-vc2≠0，差分信号被放大！6.2.2基本差分式放大电路3.动态分析●仅输入共模信号，vi1和vi2大小相等但同相。则vc1和vc2大小相等且同相，vo=vc1-vc2=0，共模信号被抑制！●若输入信号含共、差模分量，需分别提取分析计算6.2.3基本差分式放大电路的参数计算1.二等分定理（A.差模输入）拆分电路，方便分析6.2.3基本差分式放大电路的参数计算1.二等分定理（B.共模输入）拆分电路，方便分析6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态差模）(1)双端输入、双端输出6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态差模）(1)双端输入、双端输出6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态差模）(1)双端输入、双端输出Avd与半边放大电路同6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态差模）(1)双端输入、双端输出Double！6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态差模）(1)双端输入、双端输出Double！6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态差模）(2)双端输入、单端输出6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态差模）(2)双端输入、单端输出Half！Unchanged！Half！思考:从T2输出,Avd怎样变化?接负载后怎样计算?6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态差模）(3)单端输入、双端输出6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态差模）(3)单端输入、双端输出差分信号分析与双入双出完全相同,Avd、rid、ro均不变,但含共模信号,输出电压有差异!6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态差模）(4)单端输入、单端输出6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态差模）(4)单端输入、单端输出差分信号分析与双入单出完全相同(Avd、rid、ro)，但含共模信号,输出电压有差异!6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态共模）(1)双端输出6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态共模）(1)双端输出双端输出差分式放大电路对共模信号有超强抑制作用！6.2.3基本差分式放大电路的参数计算2.参数计算（动态共模）(1)单端输出共模抑制很强!很小！温度变化和电源电压波动，都将使集电极电流产生变化,且变化趋势是相同的，因此，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用！6.2.3基本差分式放大电路的参数计算3.抑制零点漂移VERYGOOD！另外，温度↑，两c极电流↑，使流过Re的电流↑，e极电位上升，从而限制了c极电流↑。其过程类似分压式射极偏置电路的温度稳定过程。所以，即使差放为单端输出，仍有很强的抑制零漂能力。6.2.3基本差分式放大电路的参数计算3.抑制零点漂移6.2.3基本差分式放大电路的参数计算4.几种方式指标比较6.2.3基本差分式放大电路的参数计算4.几种方式指标比较AVD:双出＝2单出AVC:双出=0，单出=负载/2倍恒流源阻值输入方式双入单入输出方式双出单出双出单出AVDAVC→0→0KCMR→∞→∞6.2.3基本差分式放大电路的参数计算4.几种方式指标比较rid、ric:与输入形式无关ro:双出＝2单出输入方式双入单入输出方式双出单出双出单出rid2rbe2rberic½[rbe+(1+b)2ro]½[rbe+(1+b)2ro]ro2RcRc2RcRc高频响应参阅p270参阅p270用途◆浮地场合◆输入/中间级◆双端转单端◆输入/中间级◆单端转双端◆输入级◆输入/出信号需共地场合1.若在基本差分式放大电路中增加两个电阻Re（如图）。则动态指标将有何变化？增加了Re答：双端输出差模增益差模输入电阻单端输出共模增益共模输入电阻反相vc1与vi1同相vc2与vi1同相vc1与vi2反相vc2与vi2反相vo与vi1同相vo与vi22.差分式放大电路如图。分析下列输入输出相位关系：3.静态时，两个输入端是否有静态偏置电流？偏置电流由哪个电源提供？没有这个电源(单电源)行吗？例：T1、T2、T3均为硅管,b1=b2=50,b3=80,当vi=0时,vo=0，求：(1)IC3、IC2、IE、VCE3、VCE2、Re2；(2)AV=AVD2AV2；(3)当vi=5mV时，vo=？(4)当输出接12k负载时的电压增益。解：(1)静态：解：(2)电压增益：解：(3)输出电压：(4)RL=12kW时：6.2.4基本差分式放大电路的传输特性6.2.5基本差分放大电路的改进输入级偏置电流源输出级有源负载6.2.5基本差分放大电路的改进6.2.5基本差分放大电路的改进6.3.1集成电路运算放大器的基本结构6.3.2通用型集成电路运算放大器集成运放内部组成框图6.3.1简单的集成电路运算放大器集成运放的特点：电压增益高输入电阻大输出电阻小6.3.1简单的集成电路运算放大器运放中的“+”、“-”的含义指什么？6.3.2通用型集成电路运算放大器LM7416.3.2通用型集成电路运算放大器简化电路6.3.2通用型集成电路运算放大器外观（LM741）1.输入失调电压VIO2.输入偏置电流IIB3.输入失调电流IIO4.温度漂移（1）输入失调电压温漂VIO/T（2）输入失调电流温漂IIO/T5.最大差模输入电压Vidmax6.最大共模输入电压Vicmax6.4主要参数：8.开环差模电压增益AVO9.开环带宽BW(fH)10.单位增益带宽BWG(fT)11.转换速率SR7.最大输出电流Iomax课堂练习：1.电路如图，所有BJT均为硅管,求：(1)Q点；(2)差放倍数Av。解：(1)静态Q：课堂练习：1.电路如图，所有BJT均为硅管,求：(1)Q点；(2)差放倍数Av。解：(2)Av课堂练习：2.电路如图，所有BJT均为硅管,求：(1)Q点；(2)差放倍数Av。解：(1)静态Q：(2)计算略(自练)信号分类、分解与合成：共模信号和差模信号差分放大器结构、原理及和对称性计算方法差分放大器的输入输出组合及其交流参数计算集成运算放大器的特点、主要参数和应用本章小结Endof§6！模电演义领衔主演：李震饰……………………二极管李彩林饰……………………三极管BJT韦寿祺饰……………………MOSFET莫金海饰……………………运算放大器罗奕饰……………………搞搞震器王红饰……………………功率放大器群众演员：12级电气全体友情演出：其他选修者导演音响：Goldsea