模拟集成电路基本单元.pptx

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1、双极型镜像电流源1基本镜像电流源带缓冲级的镜像电流源 第1页/共50页2威尔逊电流源求动态内阻R0增大动态内阻R0第2页/共50页3NMOS基本电流镜 MOS电流镜多支路比例电流镜 第3页/共50页4MOS威尔逊电流镜改进结构（使M2和M3工作状态相同）VG2IO VG2 VGS1 IO 第4页/共50页第八章 模拟集成电路基本单元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5第5页/共50页6三管能隙基准源8.2 基准电压源设计第6页/共50页7CMOS基准电压源电压差与

2、温度成正比的结构温度补偿CMOS基准电压电路第7页/共50页第八章 模拟集成电路基本单元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8第8页/共50页有源电阻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“二极管连接”（栅-漏相连）9I+_VVTIV第9页/共50页108.3 单端反相放大器电路设计纯电阻负载纯电阻负载NMOS共源放大器共源放大器截止截止饱和饱和

3、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118.3 单端反相放大器电路设计饱和饱和NMOS负载共源放大器负载共源放大器等效电阻值比较小，等效电阻值比较小，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128.3 单端反相放大器电路设计二极管连接二极管连接NMOS负载共源放大器负载共源放大器第12页/共50页138.3 单端反相放大器电路设计E/D NMOS共源放大器共源放大器VT2管为耗尽型管为耗尽型沟道电阻受衬底偏置影响沟道电阻受衬底偏置影响第13页/共50页148.3 单端反相放大器电路设计PMOS负

4、载共源放大器负载共源放大器PMOS管管VT2工作在饱和，没有衬底偏置效应。工作在饱和，没有衬底偏置效应。第14页/共50页158.3 单端反相放大器电路设计二极管连接二极管连接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，没有衬底偏置效应。作二极管连接，没有衬底偏置效应。第15页/共50页16CMOS推挽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17共栅放大器线性边界：线性边界：关断关断

5、饱和饱和线性线性第17页/共50页18共栅放大器饱和状态小信号增益饱和状态小信号增益共栅放大器获得同相放大，且体效应增大了增益。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19共栅共源放大器为了保证为了保证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VT2进入线性区进入线性区输出阻抗高输出阻抗高频带宽频带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页第八章 模拟集成电路基

6、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20第20页/共50页218.4 差分放大器电路设计BJT差分放大器第21页/共50页22MOS差分放大器第22页/共50页第八章 模拟集成电路基本单元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23第23页/共50页8.5 运算放大器电路运算放大器性能参数增益小信号带宽大信号带宽 输出摆幅线性噪声与失调

7、电源抑制24第24页/共50页8.5.2 套筒式共源共栅运放 25简单结构运算放大器电路简单结构运算放大器电路带宽主要由负载电容决定带宽主要由负载电容决定一般不会超过一般不会超过20第25页/共50页26共源共栅运放(套筒式)极点极点牺牺牲牲了了输输出出摆摆幅幅第26页/共50页27输入与输出短路的共源共栅运放 VT2和和VT4饱和的条件饱和的条件输出电压范围输出电压范围第27页/共50页28折叠式共源共栅运放套筒式共源共栅运放输出摆幅小、无法输入输出短接。套筒式共源共栅运放输出摆幅小、无法输入输出短接。输入管改变型号，构成折叠式电路：输入管改变型号，构成折叠式电路：输入输出管都不再串接另一管

8、子，所以输入输出的共模范围加大。输入输出管都不再串接另一管子，所以输入输出的共模范围加大。第28页/共50页29折叠共源共栅运放结构 把折叠思想应用到运放电路中：把折叠思想应用到运放电路中：功耗增加功耗增加输入共模电压不能低于输入共模电压不能低于 Vb1-VGS3+|VTHP|第29页/共50页30以共源共栅PMOS为负载的折叠共源共栅运放 I2I1ISS2ISS1输出电压幅度：输出电压幅度：第30页/共50页31小信号增益估算半边电路小信号增益：半边电路小信号增益：VT3源端看入电阻源端看入电阻增益减小增益减小第31页/共50页32器件电容对非主极点的影响套筒式电路套筒式电路Ctot：CGS

9、3，CSB3，CDB1，CGD1折叠式电路折叠式电路Ctot：CGS3，CSB3，CDB1，CGD1CGD5，CDB5（相对较大）（相对较大）极点更靠近原点第32页/共50页33折叠共源共栅运放的实现 第33页/共50页34两级运放第34页/共50页35采用共源共栅的两级运放第35页/共50页36单端输出的两级运放第36页/共50页第八章 模拟集成电路基本单元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37第37页/共50页8.6 振荡器38LC振荡器张驰振荡器第38页/共

10、50页39环形振荡器环形振荡器的延迟单元第39页/共50页40RC网络型环形压控振荡器由由VC控制环路延迟单元时间常数。控制环路延迟单元时间常数。第40页/共50页41矢量叠加型环形VCO 第41页/共50页第八章 模拟集成电路基本单元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42第42页/共50页8.7 D/A与A/D转换43D/A变换器方框图第43页/共50页44串联电阻分压D/A变换器第44页/共50页并联电容分压D/A变换器45第45页/共50页并联式A/D变换器46第46页/共50页47逐次逼近式A/D变换器第47页/共50页48并联电容分压网络实现的逐次逼近式A/D变换器第48页/共50页本章练习1.限幅放大器属于小信号放大器还是大信号放大器？2.运算放大器有哪些特点和性能指标？3.说明环形振荡器的工作原理。4.叙述串联电阻分压D/A变换器的电路原理。5.叙述逐次逼近式A/D变换器的原理。49第49页/共50页50感谢您的观看。第50页/共50页