VBE 0 I E 0 R0 VBE1 I E1 R1 VBE0 VBE1 R1IE1 1 1，得到公式（ 6 30 ） R0IE0 I E0R1
注意： 设计中要求微小工作电流 减小R0，以使芯片面积小 无法抑制电源变化的影响
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• 发展
– 模拟电路数字化 – 高频、低噪声、低功耗、宽频带 – MOS模拟集成电路
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本章主要内容
• • • • • • • CMOS工艺技术 模拟集成电路版图技术 参考电压源和参考电流源 CMOS单极放大器 CMOS运算放大器 负反馈 D/A、A/D转换器
I E2 = I E1
因为：VBE2 = VBE1
所以：I C2 = I C1 I REF
最后得到公式6-29
Ir Rr上电流的变化 Ir T 2管基极变化 2
增加了双极型晶体管工作点的稳定性
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讨论
• 恒定电流由Rr决定 • 温度补偿，跟踪性好 • 不足
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• • • • • • • CMOS工艺技术 模拟集成电路版图技术 参考电压源和参考电流源 CMOS单极放大器 CMOS运算放大器 负反馈 D/A、A/D转换器
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恒流源电路和有源负载
• 参考电压源和参考电流源
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一、CMOS工艺技术
• • • • • • 晶片工艺 光刻 氧化 离子注入 淀积与刻蚀 器件制造
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1、有源器件
• 基本晶体管制造 • 后端工艺
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– β比较小则电流匹配性差 – 对电源变化无抑制作用
• Ir的温度系数
– 晶体管的对称性 – 电阻的温漂
• 输出电阻
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1 dIr 1 dVBE 1 dRr Ir dT VCC VBE dT Rr dT
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2、电阻比例恒流源
• 基准电流Ir • 电路特点：得到不同的电流输出值，减少芯片 面积
– 偏置电路：把一个支路中的参考电流比较精确 地反射到另一个支路上去，以获得较稳定的工 作电流 – 有源负载：设计得到大的动态电阻，从而提高 电压增益
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基本型恒流源
1. 镜像电流源 基准电流：
r
I REF
VCC VBE VCC = Ir R R
– 按工作频率分类
• 低频、高频、射频、微波、毫米波
– 按功率分类
• 功率集成电路
– 按器件分类
• 双极、MOS、BICMOS
– 按应用领域分类
• 通信用IC
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• 模拟集成电路的特点
– 应用的多样性 – 电路结构的多样性、复合性 – 微小信号 – 电源变化较大
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例题
一多路输出电流源电路如图所示，T1~T6管发射 结电压VBE=0.7伏，试求T3~T6管的集电极电流 （I ），并说明T1的作用 解： O
10 10 2 0.7 Ir 1m A 3 14.6 410
I O R1 根据 代入实际的数值， Ir R2 推得T 3 ~ T 6 的电流分别为： 1、 2、 4、 8毫安
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2、无源器件
• 电阻 • 电容器 • 电感
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3、连
• 金属 • 多晶硅 • 扩散层
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二、模拟集成电路版图技术
• 设计规则 • 天线效应 • 模拟集成电路版图
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模拟电路的版图
• • • • • • 叉指晶体管 对称性 参考源的分布 无源器件 连线 焊盘与静电放电保护
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模拟电路设计
• 衬底耦合 • 封装
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讨论： （1）用中等电阻，可获得较小的恒定电流 例题：若VCC=30V，Ir=1mA，IO=10微安，求 R和Re2；若用基本恒流源，Rr的值应为多少？若 VCC由30V下降至15V。求两种恒流源的IO值？ （2）对电源电压变化的抑制作用 由上题可见：微电流恒流源有较好的电流稳定性
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模拟集成电路
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集成电路概述
• 模拟IC就是能对模拟量进行运算和处理的一种IC， 直接对连续可变的模拟量进行计算与处理 • 模拟集成电路的种类
– 根据输入、输出电压的变化关系分类
• 线性IC：输出信号随输入信号的变化成线性关系 • 非线性IC：具有非线性的传输特点 • 接口电路：AD/DA转换器
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设计规则
• • • • 最小宽度 最小间距 最小包围 最小延伸
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天线效应
• 问题
– 小尺寸的栅极与大面积金属一层相连 – 在刻蚀时，大面积的金属一层会收集离子，使 其电位升高，造成击穿。
T1电流放大，以减少从参考电流中分出的基极电流。 使一个参考电流较准确地控制多个电流源
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3、微电流恒流源（Widlar源）
VBE1 VBE 2 I E 2 Re 2
VBE1 VBE 2 Vt I E1 Vt Ir Re 2 ln ln IE2 I E 2 I E 2 IO IO q Vt 26m V KT