【正文】 6 模擬集成電路 引言： 集成電路：把整個(gè)電路中的元件制作在一塊硅基片上 ， 構(gòu)成 特定功能的電子電路 。 分類： 數(shù)字 運(yùn)放 模擬 功率 寬頻等 結(jié)構(gòu)： 0． 2～ 0． 5mm厚的 P型硅片的基片 ， 作出數(shù)十個(gè)或更 多的 BJT、 FET、 電阻 、 和連接導(dǎo)線的電路 。 外型：金屬圓殼或雙列直插 。 3） 復(fù)合結(jié)構(gòu)電路 器件復(fù)合：復(fù)合管 電路復(fù)合： CC－ CE， CE－ CB 特點(diǎn)： 1）同一硅片，同一工藝條件 → 同向偏差，適用于對(duì) 稱性電路 2）用有源器件代替無(wú)源器件。 4） 極間直接耦合 直流放大：直流信號(hào) ， 直接耦合 — 各級(jí)間影響大 各級(jí)互相影響 零點(diǎn)漂移 二 、 極間耦合電路和電位移動(dòng)電路 2）后級(jí)電位逐級(jí)提高 T1正常工作， VC1有一定偏置－－ T2深度飽和 1） T2正常工作， Vbe=0． 7V，VC1=0． 7V， 第一級(jí)Ｑ點(diǎn)太高，工作范圍?。? 1．右圖電路存在問(wèn)題 交流放大：交流信號(hào)，耦合方式（ RC，變壓器）－各級(jí)放大 器之間工作點(diǎn)影響很小。 一、直流放大器的特殊問(wèn)題： 直流放大器 5）二極管：用作溫度補(bǔ)償或電位移動(dòng)，多采用 BJT的 be 結(jié) （將 bc短路） 2．射極電阻耦合方式解決 Q點(diǎn)配合 ① 第二級(jí)射極加電阻， VC1=Vbe2+Ve2 適當(dāng)選 Re2保證前后級(jí) Q正常，但 Re2負(fù)反饋，使 Av下降。 ② 二極管 、 穩(wěn)壓管 二極管： VD=0． 7V， 進(jìn)行 Q點(diǎn)配置 ， VC1=Vbe2+VD （ 多個(gè)二 極管 n） 優(yōu)點(diǎn)： Dz的直流電阻大，交流電阻小，放大倍數(shù)下降小。 穩(wěn)壓管 ： VC1=Vbe2+VDz 3． 電位移動(dòng)電路 ：解決后級(jí)電位逐級(jí)提高 1） 分壓式射極耦合： 射極輸出器 ， 降低輸出電位 ， 阻抗 匹配 ， 但 Ve比 VB低 0． 7V， 往往不滿 足要求 現(xiàn)增加一電阻 ⊿ Vi=⊿ Vo+Vbe1+VR1，改變 R1和 R2，改變 ⊿ Vo。但 R R2 負(fù)反饋?zhàn)饔茫?⊿ Vo↓。 2） 穩(wěn)壓管耦合： Dz代替 R1，⊿ Vi=⊿ Vo+Vbe1+VDZ，改變 VDZ即改變 ⊿ Vo DZ動(dòng)態(tài)電阻小，使 Av下降小。 3） 恒流源耦合 ：直流電阻小，交流電阻大，與 Re1分壓得 ⊿ Vo 4） NPN和 PNP管組成電位移動(dòng)電路 T2集電極電位低于基極電位，避免 NPN管集電極電位逐級(jí)抬高 三 、 零點(diǎn)漂移： ⊿ Vi=0， ⊿ Vo≠0 1） 特點(diǎn)： ① ⊿ Vi=0， ⊿ Vo≠0 ② 級(jí)數(shù)越多 ， 零漂越嚴(yán)重 （ 第一級(jí)零漂逐級(jí)放大 ） ③ 隨機(jī)性 ， 無(wú)規(guī)則 。 ① Vbe： 10C↑→Vbe↓2mv ② β ： 10C↑→β↑0． 5～ 1% ③ ICBO：硅管 ， T升高 80C， ICBO增加一倍 。 鍺管 ， T升高 120C， ICBO增加一倍 。 4） 減小零漂的措施 ① 利用非線性元件溫度補(bǔ)償 ② 差動(dòng)放大 3）指標(biāo)：將 T升高 10C， ⊿ Vo按 Av折合到輸入的等效輸入漂移電壓。 ⊿ Vi=⊿ Vo⊿ T/Av 2）產(chǎn)生原因：溫度漂移（ Vbe， β， ICBO） dIo/dVo=－ 1/Rs， 當(dāng) Rs越大 ， 輸出電流的恒定性越好 。 但在工作中 ， 通常不用靜態(tài) Rs組成恒流源 ， 因?yàn)橐玫?1mA的恒定電流 ， Rs為 10M時(shí) ， Vs必須大于 10KV。 通常用動(dòng)態(tài)電阻 （ 交流電阻 ） BJT的靜態(tài)電阻 RCE=VCE/Ic小，交流電阻 rce很大。 四、恒流源電路： 1） 一個(gè)內(nèi)阻大的電壓源就是一個(gè)恒流源 當(dāng) RL變化，引起 Vo變化時(shí)， Io也變化， SS R VVI 00 ?? 2） 半導(dǎo)體三極管構(gòu)成恒流源 前面討論射極偏置電路能穩(wěn)定工作點(diǎn) ， 溫度變化時(shí) ， Ic穩(wěn)定 。 現(xiàn) RC變化時(shí) ， Ic恒定 。 如： RC↓→Io↑（ Ie↑） →VE↑→VBE↓→IB↓→Io↓ )ReRrReβ1(rr39。Sbece0 ????大大提高。 計(jì)算可算出從 RC看進(jìn)去的等效交流電阻 1． 鏡像電流源 β1=β2 ICEO1=ICEO2， T1， T2參數(shù)相同 ， β較大時(shí) ， 忽略 IB 只要 R一定， IREF確定， IC2也就確定，將 IC2看作 IREF的鏡像。 模擬集成電路中的直流偏置技術(shù) BJT電流源技術(shù) 222BIcCEo ivr???電流源動(dòng)態(tài)等效電阻 而 IREF受電源影響大，要求 Vcc穩(wěn)定，且 T1對(duì)T2有溫度補(bǔ)償。 I0= IC2=IREF=[Vcc－ VBE － （ － VEE） ]/R≈(VCC+ VEE)/R IC1=IC2=IREF/（ 1+2/β） 當(dāng) β＞＞ 2時(shí)， IC1=IC2=IREF 由于 IC1=IC2 IREF=IC1+2IB=IC1+2IC1/β=IC1(1+2/β) T1β不夠大時(shí) ， IB1 與 IC1可比 ， IC2與 IREF有差 ， 接入 T3， 利用T3放大 ， 減小 IB對(duì) IREF分流 。 不加 Re3， IE3=IB1+IB2， 適用于工作電流比較大的場(chǎng)合。而當(dāng)要求電流較小時(shí)該電路要求 R增大，在集成電路中難以做到。 小3B3E3 I/Iβ ?大3B3E3 I/Iβ ?在 T3射極加 Re3，增大 IE 3，使 T3的 β不致下降。 加上 Re3， IE3=IB1+IB2+VBE1/Re3 VBE1－ VBE2=⊿ VBE=IE2Re2 IC2≈IE2=⊿ VBE/Re2 ⊿ VBE控制 IC2 當(dāng) R、 Vcc， Re2確定時(shí) ， IREF=（ Vcc－ VBE1） /R≈Vcc/R 2． 微電流源 在鏡像電流源中的 T2發(fā)射極接入 Re2 由于 VBE2＜＜ VBE1， T2的 VBE2工作在輸入特性彎曲部分，所以 ⊿ VBE變化時(shí)， IC2變化小，穩(wěn)定性好。 1） 當(dāng) VBE VBE2確定， IC2=⊿ VBE/Re2確定 2） Vcc變化， IREF變化， ⊿ VBE也變化。 例： P230 圖 6． 1． 4 多路電流源 Ic= IREF－ IB0= IREF－ IEO/β= IREF－ ∑IB/β 改變 Rei，得到不同電流 IC2=IE2= IREFRe/Re2 IC3=IE3= IREFRe/Re3 IERe=IE1Re1=IE2Re2=… 有 IC1=IE1= IREFRe/Re1 當(dāng) β足夠大時(shí)， Ic≈IREF，各管的 β、 VBE相同， T T2鏡像電流源作 T3的負(fù)載， T T2電路輸出阻抗高， 整個(gè)電路動(dòng)態(tài)電阻 r0高， I0穩(wěn)定。 FET電流源 當(dāng) VDDVT 當(dāng) T T2具有不同長(zhǎng)寬比并設(shè) 時(shí) ???dsr,0?如圖 (b)T3替代 R 2. MOSFET多路電流源 4． 電流源作有源負(fù)載 電流源直流電阻小 ， 交流電阻大 ， T1放大管 ， T T3參數(shù)相同 IC2=IC1=IC3（ IREF） ≈Vcc/R 由于交流電阻大，在共射電路中作負(fù)載時(shí)，可提高電壓增益 6． 2 差分式放大電路 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 T T2為特性相同的 三端器件 BJT、 FET。 I I2輸入為 vi1, vi2. 電路形式：兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端 功能：放大兩個(gè)輸