模拟集成电路基本单元PPT教案.pptx

模拟集成电路基本模拟集成电路基本(jbn)单元单元第一页，共50页。双极型镜像电流(dinli)源2 2基本(jbn)镜像电流源带缓冲(hunchng)级的镜像电流源 第1页/共50页第二页，共50页。3 3威尔逊电流(dinli)源求动态(dngti)内阻R0增大动态(dngti)内阻R0第2页/共50页第三页，共50页。4 4NMOS基本(jbn)电流镜 MOS电流(dinli)镜多支路(zh l)比例电流镜 第3页/共50页第四页，共50页。5 5MOS威尔逊电流(dinli)镜改进(gijn)结构（使M2和M3工作状态相同）VG2IO VG2 VGS1 IO 第4页/共50页第五页，共50页。第八章 模拟集成电路基本(jbn)单元8.1 电流源电路设计(shj)8.2 基准电压源设计(shj)8.3 单端反相放大器电路设计(shj)8.4 差分放大器电路设计(shj)8.5 运算放大器电路8.6 振荡器 8.7 D/A与A/D转换6 6第5页/共50页第六页，共50页。7 7三管能隙基准(jzhn)源8.2 基准电压(diny)源设计第6页/共50页第七页，共50页。8 8CMOS基准(jzhn)电压源电压(diny)差与温度成正比的结构温度补偿CMOS基准(jzhn)电压电路第7页/共50页第八页，共50页。第八章 模拟(mn)集成电路基本单元8.1 电流源电路设计8.2 基准电压源设计8.3 单端反相放大器电路设计 8.4 差分(ch fn)放大器电路设计8.5 运算放大器电路8.6 振荡器 8.7 D/A与A/D转换9 9第8页/共50页第九页，共50页。有源电阻(dinz)IC中，MOS器件的有源电阻常用来代替扩散电阻或多晶硅电阻，可以大大节省面积。工作在线性区和饱和区的MOS管都可以做有源电阻，饱和区可以获得较大阻值。另一种形式(xngsh)“二极管连接”（栅-漏相连）1010I+_VVTIV第9页/共50页第十页，共50页。11118.3 单端反相(fn xin)放大器电路设计纯电阻纯电阻(dinz)负载负载NMOS共源放大器共源放大器截止截止(jizh)饱和饱和线性线性饱和饱和线性线性单位面积栅电容单位面积栅电容第10页/共50页第十一页，共50页。12128.3 单端反相(fn xin)放大器电路设计饱和饱和(boh)NMOS负载共源放大器负载共源放大器等效等效(dn xio)电阻值比较小，电阻值比较小，VT2管工作在饱和做负载管工作在饱和做负载VT2管管G、D电位固定，电位固定，S输出输出第11页/共50页第十二页，共50页。13138.3 单端反相(fn xin)放大器电路设计二极管连接二极管连接(linji)NMOS负载共源放大器负载共源放大器第12页/共50页第十三页，共50页。14148.3 单端反相(fn xin)放大器电路设计E/D NMOS共源放大器共源放大器VT2管为耗尽管为耗尽(ho jn)型型沟道沟道(u do)电阻受衬底偏置影响电阻受衬底偏置影响第13页/共50页第十四页，共50页。15158.3 单端反相(fn xin)放大器电路设计PMOS负载负载(fzi)共源放大器共源放大器PMOS管管VT2工作在饱和工作在饱和(boh)，没有衬底偏置效应。，没有衬底偏置效应。第14页/共50页第十五页，共50页。16168.3 单端反相(fn xin)放大器电路设计二极管连接二极管连接(linji)PMOS负载共源放大器负载共源放大器PMOS管管VT2作二极管连接，没有作二极管连接，没有(mi yu)衬底偏置效应。衬底偏置效应。第15页/共50页第十六页，共50页。1717CMOS推挽(tu wn)放大器在在正正常常工工作作情情况况下下，两两管管均均工工作作在在饱饱和和状状态态。对对于于交交流流信信号号而而言言，两两个个(lin)管管子处于并联连接。子处于并联连接。输出电阻输出电阻=r01/r02跨导跨导=g1+g2第16页/共50页第十七页，共50页。1818共栅放大器线性边界线性边界(binji)：关断关断饱和饱和(boh)线性线性第17页/共50页第十八页，共50页。1919共栅放大器饱和状态小信号饱和状态小信号(xnho)增益增益共栅放大器获得同相放大，且体效应(xioyng)增大了增益。共栅放大器输入电阻较低。还可以通过电容耦合构成共栅放大器。第18页/共50页第十九页，共50页。2020共栅共源放大器为了为了(wi le)保证保证VT1和和VT2均工作在饱和均工作在饱和Vout1降到比降到比Vin低一个低一个VT1，迫使，迫使(psh)VT1进入线性区进入线性区Vout 降到比降到比VB低一个低一个VT2，迫使，迫使(psh)VT2进入线性区进入线性区输出阻抗高输出阻抗高频带频带(pndi)宽宽输出摆幅小输出摆幅小可可以以采采用用折折叠叠方方式式解解决决摆摆幅幅小小的的问问题题第19页/共50页第二十页，共50页。第八章 模拟(mn)集成电路基本单元8.1 电流源电路设计8.2 基准电压(diny)源设计8.3 单端反相放大器电路设计 8.4 差分放大器电路设计8.5 运算放大器电路8.6 振荡器 8.7 D/A与A/D转换2121第20页/共50页第二十一页，共50页。22228.4 差分(ch fn)放大器电路设计BJT差分(ch fn)放大器第21页/共50页第二十二页，共50页。2323MOS差分(ch fn)放大器第22页/共50页第二十三页，共50页。第八章 模拟集成电路(jchng-dinl)基本单元8.1 电流源电路设计8.2 基准电压源设计8.3 单端反相(fn xin)放大器电路设计 8.4 差分放大器电路设计8.5 运算放大器电路8.6 振荡器 8.7 D/A与A/D转换2424第23页/共50页第二十四页，共50页。8.5 运算(yn sun)放大器电路运算放大器性能参数增益(zngy)小信号带宽大信号带宽 输出摆幅线性噪声与失调电源抑制2525第24页/共50页第二十五页，共50页。8.5.2 套筒式共源共栅运放 2626简单结构运算简单结构运算(yn sun)放大器电路放大器电路带宽主要由负载带宽主要由负载(fzi)电容决定电容决定一般不会一般不会(b hu)超过超过20第25页/共50页第二十六页，共50页。2727共源共栅运放(套筒式)极点极点(jdin)牺牺牲牲(xshng)了了输输出出摆摆幅幅第26页/共50页第二十七页，共50页。2828输入与输出(shch)短路的共源共栅运放 VT2和和VT4饱和饱和(boh)的条件的条件输出输出(shch)电压范围电压范围第27页/共50页第二十八页，共50页。2929折叠式共源共栅运放套筒式共源共栅运放输出套筒式共源共栅运放输出(shch)摆幅小、无法输入输出摆幅小、无法输入输出(shch)短接。短接。输入管改变输入管改变(gibin)型号，构成折叠式电路：型号，构成折叠式电路：输入输出管都不再串接另一管子，所以输入输出管都不再串接另一管子，所以(suy)输入输出的共模范围加大。输入输出的共模范围加大。第28页/共50页第二十九页，共50页。3030折叠(zhdi)共源共栅运放结构 把折叠思想把折叠思想(sxing)应用到运放电路中：应用到运放电路中：功耗增加功耗增加输入共模输入共模(n m)电压不能低于电压不能低于 Vb1-VGS3+|VTHP|第29页/共50页第三十页，共50页。3131以共源共栅以共源共栅PMOSPMOS为负载为负载(fzi)(fzi)的折叠共源共栅运放的折叠共源共栅运放 I2I1ISS2ISS1输出电压输出电压(diny)幅度：幅度：第30页/共50页第三十一页，共50页。3232小信号(xnho)增益估算半边半边(bnbin)电路小信号增益：电路小信号增益：VT3源端看入电阻源端看入电阻(dinz)增益减小增益减小第31页/共50页第三十二页，共50页。3333器件电容(dinrng)对非主极点的影响套筒式电路套筒式电路(dinl)Ctot：CGS3，CSB3，CDB1，CGD1折叠式电路折叠式电路Ctot：CGS3，CSB3，CDB1，CGD1CGD5，CDB5（相对（相对(xingdu)较大）较大）极点更靠近原点第32页/共50页第三十三页，共50页。3434折叠(zhdi)共源共栅运放的实现 第33页/共50页第三十四页，共50页。3535两级运放(yn fn)第34页/共50页第三十五页，共50页。3636采用(ciyng)共源共栅的两级运放第35页/共50页第三十六页，共50页。3737单端输出(shch)的两级运放第36页/共50页第三十七页，共50页。第八章 模拟集成电路(jchng-dinl)基本单元8.1 电流(dinli)源电路设计8.2 基准电压源设计8.3 单端反相放大器电路设计 8.4 差分放大器电路设计8.5 运算放大器电路8.6 振荡器 8.7 D/A与A/D转换3838第37页/共50页第三十八页，共50页。8.6 振荡器3939LC振荡器张驰振荡器第38页/共50页第三十九页，共50页。4040环形(hun xn)振荡器环形振荡器的延迟(ynch)单元第39页/共50页第四十页，共50页。4141RC网络(wnglu)型环形压控振荡器由由VC控制环路控制环路(hun l)延迟单元时间常数。延迟单元时间常数。第40页/共50页第四十一页，共50页。4242矢量(shling)叠加型环形VCO 第41页/共50页第四十二页，共50页。第八章 模拟(mn)集成电路基本单元8.1 电流源电路设计(shj)8.2 基准电压源设计(shj)8.3 单端反相放大器电路设计(shj)8.4 差分放大器电路设计(shj)8.5 运算放大器电路8.6 振荡器 8.7 D/A与A/D转换4343第42页/共50页第四十三页，共50页。8.7 D/A与A/D转换(zhunhun)4444D/A变换器方框图第43页/共50页第四十四页，共50页。4545串联(chunlin)电阻分压D/A变换器第44页/共50页第四十五页，共50页。并联(bnglin)电容分压D/A变换器4646第45页/共50页第四十六页，共50页。并联式A/D变换器4747第46页/共50页第四十七页，共50页。4848逐次(zh c)逼近式A/D变换器第47页/共50页第四十八页，共50页。4949并联并联(bnglin)(bnglin)电容分压网络实现的逐次逼近式电容分压网络实现的逐次逼近式A/DA/D变换器变换器第48页/共50页第四十九页，共50页。本章(bn zhn)练习1.1.限幅放大器属于小信号放大器还是大信号放大器？2.2.运算放大器有哪些特点和性能指标？3.3.说明环形振荡器的工作原理。4.4.叙述串联电阻分压D/A变换器的电路原理。5.5.叙述逐次(zh c)逼近式A/D变换器的原理。5050第49页/共50页第五十页，共50页。