（模拟集成电路原理）第8章下恒流源和有源负载

1、dr. jian fang . uestc 模拟集成电路模拟集成电路 9.恒流源和有源负载恒流源和有源负载 dr. jian fang . uestc 1. 镜像电流源镜像电流源 基准电流：基准电流： be1be2 =vv ref i e1e2 = ii c1c2 = ii 无论无论rc的值如何，的值如何， ic2的电流值将保持不变。的电流值将保持不变。 恒流源和有源负载恒流源和有源负载 一一 电流源电路电流源电路 r vv i becc ref = r vcc 因为：因为： 所以：所以： dr. jian fang . uestc 222 2 2 1 2 111 222 111 222 11

2、1 1 21 bb b ref c bbref bc bc bb bb ii i i i iii ii ii ii ii dr. jian fang . uestc 2. 微电流源微电流源 e2 be2be1 r vv e2c2 ii e2 be r v 由于由于很小，很小， be v 所以所以ic2也很小也很小 dr. jian fang . uestc 2 1 1 2 22 11 22 11 222 111 2, 1 222 111 22 11 1 1 1 /exp 1 1 1 1 r r i i ir ir ir ir irvv irvv vvii irvv irvv ii ii b b

3、 b b b b bbeb bbeb tbesb bbbe bbbe be be 2 1 2111 222 r r iii i i i bbb b ref c dr. jian fang . uestc 3. 多路电流源多路电流源 dr. jian fang . uestc 3. 电流源的改进电流源的改进 2 1 2111 222 r r iii i i i bbb b ref c 带缓冲恒流源带缓冲恒流源 dr. jian fang . uestc 1 1 1 1 1 2 b b i n i 2 1 2111 222 r r iii i i i bbb b ref c dr. jian fa

4、ng . uestc 具有基极电流补偿的恒流源具有基极电流补偿的恒流源 ro ii 22 2 2 2 dr. jian fang . uestc mos恒流源 2 tgsd vvki refo i l l w w i 2 1 1 2 dr. jian fang . uestc wilso恒流源 dr. jian fang . uestc 4.电流源作有源负载电流源作有源负载 1.交流电阻大交流电阻大 2.直流电阻小直流电阻小 3.电压范围宽电压范围宽 4.工艺容易实现工艺容易实现 dr. jian fang . uestc 4. 电流源作有源负载电流源作有源负载 共射电路的电压增益为：共射电路

5、的电压增益为： be c r r 对于此电路对于此电路rc就是镜就是镜 像电流源的交流电阻，像电流源的交流电阻， 因此增益比用电阻因此增益比用电阻rc作负载时大大提高了。作负载时大大提高了。 放大管放大管 镜像电流源镜像电流源镜像电流源镜像电流源镜像电流源镜像电流源 dr. jian fang . uestc 恒流源电路恒流源电路 精密匹配电流镜精密匹配电流镜 dr. jian fang . uestc pnp基本恒流源及其改进电路基本恒流源及其改进电路 dr. jian fang . uestc 模拟集成电路模拟集成电路 .基准源电路基准源电路 dr. jian fang . uestc 基

6、准源电路基准源电路 n稳定的电压输出稳定的电压输出 n不随温度变化不随温度变化 n低的输出电阻低的输出电阻, 不随负载变化不随负载变化 dr. jian fang . uestc (1) be结二极管的正向压降结二极管的正向压降vbe, vbe=0.60.8v, 他的温度系数他的温度系数 v/c2m t vbe ; (2)由由npn管反向击穿管反向击穿be结构成的齐纳二极管的击穿电压结构成的齐纳二极管的击穿电压vz， vz=69v，它的温度系数：，它的温度系数： v/c2m t vz (3)等效热电压等效热电压vt26mv，温度系数，温度系数 v/c086. 0m t vt dr. jian

7、fang . uestc n正向二极管基准电路正向二极管基准电路 n齐纳二极管基准电路齐纳二极管基准电路 n具有温度补偿的齐纳基准电路具有温度补偿的齐纳基准电路 n负反馈基准源电路负反馈基准源电路 n参考电压源参考电压源 dr. jian fang . uestc 正向二极管基准电路正向二极管基准电路 温度系数大温度系数大 内阻较大内阻较大 芯片面积大芯片面积大 vref dr. jian fang . uestc r1 r2 t vref beref v r r v 2 1 1 解决了大解决了大vref的问题的问题 v/c2m t vbe (1) be结二极管的正向压降结二极管的正向压降vb

8、e, vbe=0.60.8v, 他的温度系数他的温度系数 dr. jian fang . uestc 齐纳二极管基准电路齐纳二极管基准电路 vref v/c2m t vz (2)由由npn管反向击穿管反向击穿be结构结构 成的齐纳二极管的击穿电压成的齐纳二极管的击穿电压vz， vz=69v，它的温度系数：，它的温度系数： dr. jian fang . uestc (1) be结二极管的正向压降结二极管的正向压降vbe, vbe=0.60.8v, 他的温度系数他的温度系数 v/c2m t vbe ; (2)由由npn管反向击穿管反向击穿be结构成的齐纳二极管的击穿电压结构成的齐纳二极管的击穿电

9、压vz， vz=69v，它的温度系数：，它的温度系数： v/c2m t vz (3)等效热电压等效热电压vt26mv，温度系数，温度系数 v/c086. 0m t vt dr. jian fang . uestc 具有温度补偿的齐纳基准电路具有温度补偿的齐纳基准电路 v/c2m t vbe vref v/c2m t vz dr. jian fang . uestc 负反馈基准源电路负反馈基准源电路 vrefvivvref abb2 dr. jian fang . uestc 偏置电压源和基准电压源电路偏置电压源和基准电压源电路 n双极型三管能隙基准源双极型三管能隙基准源 n双极型二管能隙基准源

10、双极型二管能隙基准源 nednmos基准电压源基准电压源 ncmos基准电压源基准电压源 dr. jian fang . uestc 1.双极型三管能隙基准源双极型三管能隙基准源 dr. jian fang . uestc 2 1 3 2 2 1 3 2 lnln j j v r r v j j q kt r r vv tbeberef t t q nkt t t v t t vtv o o be o go i be c ln1 0 常数 go tt ref vv o 只要适当设计只要适当设计r2r3和和j1j2，即可使在该温度下基准，即可使在该温度下基准 电压的温度系数接近零电压的温度系数接

11、近零 dr. jian fang . uestc 输出接近为输出接近为5v的能隙基准源的能隙基准源 dr. jian fang . uestc 2.双极型二管能隙基准源双极型二管能隙基准源 dr. jian fang . uestc q kt nv j j q kt r r pvv gbe tt ref o 0 0 2 10 1 2 0 ln1 可以通过控制有效发射结面积比可以通过控制有效发射结面积比aelae2或或 ae3ae4及电阻比及电阻比r2r1来获得接近零温来获得接近零温 度系数的基准源度系数的基准源 dr. jian fang . uestc 3. ednmos基准电压源基准电压源

12、 dr. jian fang . uestc 耗尽型和增强型mos的阈值 ox b ffbte c q vv2 耗尽型耗尽型 增强型增强型 c q c q v c q c q vv bi bifb bi fbntd dr. jian fang . uestc dr. jian fang . uestc ox b ffbte c q vv2 c q c q v c q c q vv bi bifb bi fbntd c q c q v c q vvv bi bifb ox b ffbtdte 2 dr. jian fang . uestc dr. jian fang . uestc d d e

13、d tdteref k i k i vvv tktk i t i kki vv t t vv t v e e e d d d d d ded tdte gsdgseref 1111 2 11 2 1 dr. jian fang . uestc 其温度系数决定于三个因素 nm1，m2的开启电压之差的温度系数，的开启电压之差的温度系数， nm1，m2漏极电流漏极电流ideiddid的温度系的温度系 数数 n沟道电子迁移率的温度系数。沟道电子迁移率的温度系数。 dr. jian fang . uestc dr. jian fang . uestc 1 2 1 r r vv refref dr. jian fang . uestc 4. cmos基准电压源基准电压源 dr. jian fang . uestc n根据根据mos晶体管次开启区电特性的理论分析晶体管次开启区电特性的理论分析, 当当n沟沟mosfet工作在次开启区时工作在次开启区时, 若其源极若其源极 电压不为零电压不为零, 则其漏电流可表示为则其漏电流可表示为 n次开启区的次开启区的饱和区饱和区 tdbtsbtgbdodsw vvvvmvv l w ii/exp/exp/ex