4-模拟集成电路基础.ppt

第4章模拟集成电路基础
模拟集成电路共性问题
晶体管电流源电路及其应用
小结
差动放大电路
功率放大电路
多级放大电路
集成运算放大电路
辅修内容
包含集成电路
你想知道吗?
集成运放包含什么功能的电路?
集成运放的特点?作用?
集成运放怎么运用?
没有集成电路会有当今的计算机吗?
电子电路
会有当今的手机吗?
你知道吗?
模拟集成电路共性问题
模拟集成电路的工艺特点
集成运算放大电路的结构框图
概述
集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件, 它以半导体单晶硅为芯片, 采用专门的制造工艺, 把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元器件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起, 使之具有特定的功能。集成电路体积小、重量轻、耗电少、可靠性高, 已成为现代电子器件的主体。集成电路分数字与模拟两大类。
集成电路体积小、重量轻、耗电少、可靠性高, 已成为现代电子器件的主体。集成电路分数字与模拟两大类。
模拟集成电路的种类很多, 有集成运算放大器(简称集成运放), 集成功率放大器, 集成模拟乘法器, 集成锁相环, 集成稳压器等。在模拟集成电路中, 集成运算放大器是最为重要、用途最广的一种, 这里主要介绍集成运放的内部电路、工作原理、性能指标及常用等效模型。
模拟集成电路的工艺特点
(1)集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的, 邻近的器件具有良好的对称性, 而且受环境温度和干扰的影响后的变化也相同, 因而特别有利于实现需要对称结构的电路。
(2)集成工艺制造的电阻、电容数值范围有一定的限制。集成电路中的电阻是使用半导体材料的体电阻制成的, 因而很难制造大的电阻, 其阻值一般在几十欧姆到几十千欧姆之间; 集成电路中的电容是用PN结的结电容作的。
(3)集成工艺制造晶体管、场效应管最容易, 众多数量的晶体管通过一次综合工艺完成。集成晶体管有纵向NPN型管(β值高、性能好)、横向PNP 型管(β值低、但反向耐压高)和场效应管, 另外, 集成工艺比较容易制造多极晶体管, 如多发射极管、多集电极管等。集成二极管、稳压管等一般用NPN管的发射结代替。
1. 集成电路中的元器件特点
(1)利用元器件参数的对称性来提高电路稳定性
(2)利用有源器件代替无源元件
(3)一般采用直接耦合方式
2. 集成电路结构形式上的特点
(4)采用较复杂的电路结构
(5)适当利用外接分立元件
输入级:
差分电路,大大减少温漂。
中间级:
采用有源负载的共发射极电路,增益大。
输出级:
OCL 电路,带负载能力强
偏置电路:
镜像电流源,微电流源。
输入级
偏置电路
中间级
输出级
+

uo
uid
模拟集成电路的结构框图
uo
A
uN
uP
反相输入端
同相输入端
晶体管电流源电路及其应用
晶体管电流源电路
有源负载放大电路
电流源电路是指能够输出恒定电流的电路。由第1章晶体管的特性已知, 晶体管本身便具有近似恒流的特性。
在集成电路中, 常用的电流源电路有: 镜像电流源、精密电流源、微电流源、比例电流源和多路电流源等。它主要提供集成运放中各级合适的静态电流或作为有源负载代替高阻值电阻, 以提高放大电路的放大倍数。
晶体管电流源电路
根据集成工艺的特点, 模拟集成放大电路中的偏置电路、集电极或发射极负载等, 一般采用晶体管电流源。这不仅能使电路性能具有不随温度及电源电压变化而变化的良好稳定性(做偏置), 而且能获得高增益、大动态范围的特性(做有源负载)。
1. 镜像电流源
两管参数对称,工作在临界饱和状态。
∵UBE1= UBE2 = UBE,β1 = β2 = β
∴IB1= IB2 = IB, IC1= IC2 = IC = βIB
基准电流
当β>>2时,
Io基本恒定