【正文】 Guilin University of Electronic Technology 電子技術(shù)基礎(chǔ) A（模擬部分） 6：模擬集成電路 2 / 105 集成電路 IC總論 集成電路 OP中的電流源 差分式放大電路 集成電路運(yùn)算放大器 集成電路 OP的主要參數(shù) 3 / 105 集成電路 (IC)總論 ? 復(fù)合管電路 ? 組合放大電路 集成電路的特點(diǎn) 集成電路中常用的電路組態(tài) ? 參數(shù)具有對稱性 ? 有源器件代替無源元件 ? 復(fù)合結(jié)構(gòu)電路 ? 二極管作溫度補(bǔ)償元件和電平移動電路 4 / 105 集成電路 (IC)總論 集成電路的特點(diǎn) N+ P+ P P P+ P+ P+ N+ P P N N N N+ N+ Al c e b 二極管 電阻 三極管 5 / 105 集成電路 (IC)總論 集成電路的特點(diǎn) P+ ISO P+ ISO P+ ISO P+ ISO P+ P+ N+ P+ P+ N+ P+ N+ N+ P Substrate111 P+ Isolation=20m Al/Si(1%)=11kA N+ Emitter= N+ Buried Layer= N+ Buried Layer= N EPI=17m P Base=3m Vertical PNP Lateral PNP NPN b e e e e e c c c b b c c 6 / 105 集成電路 (IC)總論 集成電路的特點(diǎn) N+ P Well PChannel P+ N+ P+ P+ N+ N+ P+ Tgox=900A 2m 10m Imetal=2m NChannel Si3N4SO2= N Substrate Trkldox= g d s s g d 7 / 105 集成電路 (IC)總論 集成電路 (IC)中單個元器件精度不很高，參數(shù)隨溫度漂移較大，但在同一芯片上用相同工藝制造出的元器件性能一致性好，芯片上同一類元器件溫度特性也基本一致。如果做成 對稱電路 或補(bǔ)償回路，則電路的熱穩(wěn)定性相當(dāng)好。 集成電路的特點(diǎn) 1. 電路結(jié)構(gòu)與元器件參數(shù)具有對稱性 8 / 105 集成電路 (IC)總論 IC中由于用 P 或 N 型半導(dǎo)體材料作電阻，阻值有一定限制，一般幾十 W到幾十 kW之間，太高太低都會因占芯片面積過大而不易制造。常用占用面積小且性能好的 MOS、 BJT管等有源器件構(gòu)成電流源替代大電阻。大電容也不易制造，常用 PN結(jié)電容或SiO2絕緣層構(gòu)成小電容，一般 100pF，故各級電路間大都采用直接耦合。電感則一般必須外接，有時通過巧妙設(shè)計電路結(jié)構(gòu)來代替大電容和電感元件 。 集成電路的特點(diǎn) 2. 用有源器件代替無源元件 9 / 105 集成電路 (IC)總論 由于復(fù)合結(jié)構(gòu)的電路性能較佳而制作容易，因而集成電路中經(jīng)常采用 復(fù)合管 (達(dá)林頓 )、 共集 (CC)共射 (CE)、 共射 (CE)共基 (CB)、 共集 (CC)共基 (CB)等復(fù)合結(jié)構(gòu)電路。 集成電路的特點(diǎn) 3. 采用復(fù)合結(jié)構(gòu)電路 10 / 105 集成電路 (IC)總論 IC 中的二極管常用三極管的一個 PN 結(jié)構(gòu)成，或?qū)⒒鶚O與集電極短路，再與發(fā)射極構(gòu)成正向壓降較低的二極管。常用來作恒壓電路、偏置電路和溫度補(bǔ)償電路，這是因?yàn)檫@種二極管具有與三極管發(fā)射結(jié)相同的溫度系數(shù)。 集成電路的特點(diǎn) 4. 用二極管作溫度補(bǔ)償元件和電平移動電路 11 / 105 集成電路 (IC)總論 集成電路中常用的電路組態(tài) 1. 復(fù)合管電路 （ 達(dá)林頓管 ） T c e b T2 T1 c e b 1b(1 ) i??bi1bi?1 2 bi???T2 T1 c e b 12 / 105 集成電路 (IC)總論 集成電路中常用的電路組態(tài) 1. 復(fù)合管電路 （ 達(dá)林頓管 ） T c e b c e T2 T1 b T2 T1 c e b 13 / 105 集成電路 (IC)總論 集成電路中常用的電路組態(tài) 1. 復(fù)合管電路 （ 達(dá)林頓管 ） T c e b T2 T1 e b T2 c T2 T1 d s gT d s g 14 / 105 集成電路 (IC)總論 集成電路中常用的電路組態(tài) 2. 組合放大電路 Rb1 +VCC Re1 ui uo T2 T1 Re2 Rc2 +VCC gdssVsR47k1C .47μ3C47μb1R47kcR20ksRgR2C47μ4C10μoVb2R47k20V??iV電流跟隨 反相放大 CCCE電路 CSCB電路 15 / 105 集成電路 (IC)總論 集成電路中常用的電路組態(tài) 2. 組合放大電路 cRbRCoV??iVccV?ccV?1T2TcR oV??iV1T2TCCCB電路 16 / 105 集成電路運(yùn)算放大器中的恒流源 ? MOSFET鏡像電流源 ? MOSFET多路電流源 BJT電流源電路 FET電流源（自學(xué)） ? 鏡像電流源 ? 微電流源 ? 多路電流源 ? 電流源作有源負(fù)載 ? JFET電流源 17 / 105 集成電路運(yùn)算放大器中的恒流源 基本原理 100mB 0I ?iC/mA vCE OB 20I m?80m40m60m2132 4 6 84CI利用放大區(qū)的恒流特性 18 / 105 集成電路運(yùn)算放大器中的恒流源 恒流特性： VCC VBE , 故 IREF 取決于 VCC和 R， BJT電流源 1. 鏡像電流源 ccV?1TRBIC1IREFI2TcRC2I2BIIC1的 T 不敏感性原理： C C B E C CR E F =V V VIRR? ?Th ?1h IC1h IREFh VBE1i IC1i IB1i 與 PN結(jié)特性 （ T 敏感 ） 基本無關(guān) ！ IREF為恒定 ！ 19 / 105 集成電路運(yùn)算放大器中的恒流源 恒流特性： B E 2 B E 1 E 2 E 1CCC2 C1 REF===V V I IVI I IR??IC2取決于 VCC和 R， 與 PN結(jié)的特性 （ T 敏感 ） 基本無關(guān) ！ BJT電流源 1. 鏡像電流源 ccV?1TRBIC1IREFI2TcRC2I2BI思考： T2 的 Q 點(diǎn)必須處于什么區(qū)域 ccV?R2TcRC2IBI思考：如圖所示電路 IC2穩(wěn)定性如何 通過自動調(diào)節(jié)VBE獲得穩(wěn)定 20 / 105 集成電路運(yùn)算放大器中的恒流源 o T T=r V I由于 T2的集電極電流基本不變 。所以交流量： 0T ?I?實(shí)際上 ， 一般 ro在幾百千歐以上 BJT電流源 1. 鏡像電流源 交流電阻： ccV?1TRBIC1IREFI2T2BITI??TVorTToTT==VVr II? ???鏡像電流源的恒流特性要求： ①交流電阻盡量大 (Why) 、 ② T穩(wěn)定性高 ！ 21 / 105 集成電路運(yùn)算放大器中的恒流源 由于增加 T3， 使 IC3更接近 kIREF BJT電流源 1. 鏡像電流源 精度更高更穩(wěn)的鏡像電流源 ccV?1TRB2IC1IREFI2TcRC2IBI3TC3I22 / 105 集成電路運(yùn)算放大器中的恒流源 B E 1 B E 2 B EC 2 E 2e 2 e 2V V VIIRR??? ? ?由于 ?VBE很小 ， 故 IC2也很小 BJT電流源 2. 微電流源 ccV?1TRBIC