模拟集成基本单元电路

1、第三章第三章 模拟集成基本单元电路模拟集成基本单元电路3.1 集成电路集成电路（IC）中的电流源中的电流源3.2 带电流源（恒流源）的放大电路带电流源（恒流源）的放大电路3.3 差动（差分）放大电路的特性与分析差动（差分）放大电路的特性与分析3.4 乙类推挽输出级电路与功率放大器乙类推挽输出级电路与功率放大器返回3.1 集成电路集成电路（IC）中的电流源中的电流源3.1 .1 BJTBJT参数的温度特性参数的温度特性3.1.2 3.1.2 主要镜像电流源主要镜像电流源返回i CICGFQ/i CQICUCEGF1. T T 基基区区扩扩散散速速度度 复复合合 015.0cT2. ICBO T

2、少少子子浓浓度度 ICB0 ICE0=（1+）ICB0 ICBO(T)= ICBO(T0)10TT02 即即增增加加一一倍倍1003 UBE T 禁禁带带宽宽度度 PN 结结接接触触电电位位 UBE 0BTcmV1 . 2TU BUBEIBQi BAQ/3.1 .1 BJTBJT参数的温度特性参数的温度特性 休息2休息1返回4 4. . B BJ JT T参参数数的的温温度度特特性性对对放放大大器器工工作作点点的的影影响响 一一般般有有： 为为了了稳稳定定放放大大电电路路中中工工作作点点QQ的的稳稳定定性性，在在集集成成电电路路中中多多采采用用镜镜像像电电流流源源 等等电电路路来来实实现现偏偏

3、置置，能能使使放放大大电电路路的的工工作作不不随随温温度度、负负载载及及电电源源的的变变化化而而变变化化。 输输出出特特性性曲曲线线间间距距拉拉大大 QQ ICBOICEO 输输出出特特性性曲曲线线上上移移QQ VBE 输输入入特特性性曲曲线线左左移移QQ 对 放放大大器器 输输入入直直流流负负载载线线 外外电电路路元元件件 输输出出直直流流负负载载线线T不不变变休息2休息1i CICGFQ/i CQICUCEGF3.1 .1 BJTBJT参数的温度特性参数的温度特性 返回EC3.1.2 3.1.2 主要镜像电流源主要镜像电流源 基基本本镜镜像像电电流流源源：( (1 1) )电电路路结结构构

4、：+UBEIRIC1IC2IB2IB1 A：T T1 1和和T T2 2为为NNP PNN 型型对对管管，要要求求对对称称（匹匹配配） 即即： IS1=IS2=IS 1=2= UBE1= UBE2=UBE IB1= IB2= IB ， T1： 为为参参考考电电路路 , ,确确定定参参 考考电电流流 IR T2：提提供供稳稳定定的的 偏偏置置电电流流 IC2即即 ： 为为 放放 大大 电电 路路 提提 供供 稳稳 定定 的的 偏偏 置置 电电 流流电路仿真休息2休息1返回EC因因为为 UBE1= UBE2= UBE ,IB1=IB2=IB 所所以以 IC1=IC2=ISexpTBEUU 又又因因

5、为为 2I21II2II111CCBCR 2I2IIIRRCC21 当1时时: IC2 IR 而RERUEICBECR 二二 主要镜像电流源主要镜像电流源 基基本本镜镜像像电电流流源源： （2 2）电电路路分分析析：+UBEIRIC1IC22IBIB2IB1休息2休息1返回EC1 1 基本镜像电流源：基本镜像电流源：（3）讨讨论论: IC2IR 镜镜像像关关系系:REICR 参参考考电电流流与与晶晶体体管管参参数数无无关关，稳稳定定 ： 另另外外， IR-IC2=2IB 存存在在误误差差 相相对对误误差差= = 2III22CCR 当当较较小小时时, ,带带动动多多个个输输出出电电流流时时,

6、,( (例例如如 n个个) ), ,绝绝对对误误差差为为(n+1)IB,n个个输输出出电电流流时时的的相相对对误误差差= = (n+1) / +UBEIRIC1IC22IBIB2IB1(4)电电流流源源的的输输出出电电阻阻 r0=rce2=2CAIU 输输出出电电阻阻等等于于T2管管的的输输出出电电阻阻， 相相对对较较小小（UA为为Early电电压压，较较大大） ( ( 5 5 ) ) UC E 1=UB EUC E 2 T1和和 T2工工 作作 状状 态态 不不 对对 称称 roIC4IRIC（n+1）IC3IC2（n+1）IB休息2休息1IC2IC3IC4IC（n+1）返回EC2 2精密镜

7、像电流源精密镜像电流源（1 1） 电电路路结结构构： 用用 T T3 3代代替替了了基基本本电电流流源源电电路路中中的的短短路路线线( (2 2) ) 电电 路路 分分 析析 ： 同同 理理 有有 ： UBE1=UBE2=UBE IC1=IC2=IS expTBEUU 121I21I121I1I2I1C21C1C3B1C RR1CI121II 而而，32B1B1c3E1C3B1CR1III1IIIII (其其中中：1=2=3=, 注注意意：IC1=IC2 )+UBEIRIC1IC2IB2IB1IE3IB3电路仿真休息2休息1EC返回EC+UBEIRIC1IC2IB2IB1IE3IB3二二 主要

8、镜像电流源主要镜像电流源2 2精精密密镜镜像像电电流流源源 ( (3 3) ) 讨讨论论： i: R2CII ii: 12III2C2CR 精精度度提提高高了了约约倍倍 (4) (4) 输出电阻输出电阻 2CAceIUr 较小，易受负载波动的影响。较小，易受负载波动的影响。 ( (5 5) ) ACETBESCEarly2CE2BE3BE1CEUU1UUexpIIUUUU效效应应 2C1CII 会会产产生生误误差差 ro+UCE1-UBE3 UBE2 休息2休息1返回EC二二 主要镜像电流源主要镜像电流源 3 3 高高输输出出阻阻抗抗串串接接镜镜像像电电流流源源 ( (1 1) ) 电电路路结

9、结构构：由由两两个个基基本本电电流流源源电电路路串串接接而而成成。 ( (2 2) ) 电电路路分分析析：RU2EIBECR 2II2IIRBRC2 ( (3 3) ) r0 忽忽略略r2: r02rce2 考考虑虑r2: r00.52rce2 由由于于 T4动动态态电电阻阻 rce4引引入入了了强强电电流流负负反反馈馈使使 输输出出电电阻阻 ro增增加加倍倍，抗抗负负载载波波动动的的能能力力强强。IC1IRIC22I BroUBE1 UBE3电路仿真休息2休息1返回EC 4 4 威威尔尔逊逊电电流流源源（高高输输出出阻阻抗抗精精密密电电流流源源）二二 主要镜像电流源主要镜像电流源（1 1）

10、电电路路结结构构： T3管管引引入入了了闭闭环环电电流流负负反反馈馈 RUUEI32BEBECR （不不随随负负载载变变化化） 当当负负载载变变化化IC2IB2IC1=(IR-IB2)IC3IE2IC2 以以上上为为自自动动反反馈馈的的调调节节过过程程。 IC1 IC2 IB2 IC3 IE2 IC2 +UBE_IRIB2IC1IC3IE22IBIC2IE1电路仿真休息2休息1返回EC 4 4 威威尔尔逊逊电电流流源源（高高输输出出阻阻抗抗精精密密电电流流源源）二二 主要镜像电流源主要镜像电流源 ( (2 2) ) 电电路路分分析析： IR=IC1+IB2 , IB2=IC2 / , IC1=

11、IC3 ( UBE1= UBE2= UBE ) IC3=IE2 - -2IB=IE2 - -2IC3 / 2C2E2E3CI1II2I 2C3CI21I 22IIII221I222II1I21I22C2CR2C22C222C2C2CR 相相对对误误差差 ( (3 3) ) 输输 出出 电电 阻阻 r00.52rce2+UBE_IRIB2IC1IC3IE22IBIC2IE1休息2休息1返回EC三三 对电源电压变化不敏感的偏置电流源对电源电压变化不敏感的偏置电流源 比比 例例 电电 流流 源源UBIRIC2IE2 ( (1 1) ) 电电路路结结构构： 在在T T1 1和和T T2 2发发射射极极

12、接接有有串串联联电电阻阻R R1 1和和R R2 2（2 2）电电路路分分析析：UB1=UB2= UB 2C2ER1E22E2BE11E1BEIIIIRIURIU 11BE2BE2C12RRVVIRRI 又又 T1BES1CUUexpII S1CT1BEIIlnUU T2BES2CUUexpII S2CT2BEIIlnUU 1C2C1T2C12RIIlnRUIRRI 一一般般: :2C12RIRRI 可可根根据据 R R1 1和和 R R2 2的的比比例例，来来调调节节电电流流源源输输出出电电流流 IC2的的大大小小 (3) (3) 输出电阻输出电阻： 222CA2bb1220IURrrRR1r 电路仿真休息2休息1IE1IC1返回EC 2 2 微微电电流流源源 （Widlar 电流源） 在在基基本本型型电电流流源源中中，若若要要求求很很小小的的输输出出电电流流， （例例如如 10A）则则电电阻阻 R 的的值值势势必必很很大大（例例如如几 M）这这样样大大的的电电阻阻在在集集成成电电路路中中是是难难以以造造成成的的。（ 1 1 ） 电电 路路 结结 构构 ： R10，R20， R2引引 入入 了了 电电 流流 负负 反