第2讲-模电基础2

模拟集成电路原理与应用王青蒂qingdiwang@第2讲MOS模拟集成基本单元电路2.1电流源电路2.2COMS单级放大电路2.3COMS差分放大电路2.4低频小信号放大电路的一般分析方法2.5集成运放的主要参数2.6基本运放电路2.1电流源电路电流源电流恒定的电源用途取代电阻，建立静态工作点——提供稳定的直流偏置作为放大电路的有源负载，获得高增益2.1电流源电路MOSFET基本镜像电流源假设两管特性全同：假设两管有不同的沟道宽长比：直流分析(不考虑沟道调制效应)2.1电流源电路常用镜像电流源：T3代替负载RMOSFET多路电流源第2讲MOS模拟集成基本单元电路2.1电流源电路2.2COMS单级放大电路2.3COMS差分放大电路2.4低频小信号放大电路的一般分析方法2.5集成运放的主要参数2.6基本运放电路2.2CMOS单级放大电路电路图：PMOS作为基本电流源和有源负载直流分析注意：VT3和VGS均为负数两管特性全同：仅宽长比不同：2.2CMOS单级放大电路小信号等效电路交流分析输出电压：电压增益：输出电阻：如何求gm和rds？第2讲MOS模拟集成基本单元电路2.1电流源电路2.2COMS单级放大电路2.3COMS差分放大电路2.4低频小信号放大电路的一般分析方法2.5集成运放的主要参数2.6基本运放电路2.3CMOS差分放大电路基准电流镜像电流源有源负载直流分析T1~T4静态电流：2.3CMOS差分放大电路双端输出差模电压增益而所以：单端输出差模电压增益大小与双端输出相同等效小信号模型第2讲MOS模拟集成基本单元电路2.1电流源电路2.2COMS单级放大电路2.3COMS差分放大电路2.4

低频小信号放大电路的一般分析方法2.5集成运放的主要参数2.6基本运放电路2.4低频小信号放大电路的一般分析方法一般分析步骤电流源电路分析，求得各级静态电流交流小信号分析：利用各单元电路已有结论，得到输入输出关系求得各级动态增益、动态电阻等表达式求得总增益表达式结果计算利用静态电流，求得gm和rds代入表达式求得增益、电阻等2.4低频小信号放大电路的一般分析方法CMOSMC14573CMOS差分放大镜像电流源CMOS单级放大电路技术指标的分析计算直流分析根据各管子的宽长比，可求出其它支路电流。小信号分析设输入级电压增益小信号分析第二级电压增益总电压增益将参数代入计算第2讲MOS模拟集成基本单元电路2.1电流源电路2.2COMS单级放大电路2.3COMS差分放大电路2.4低频小信号放大电路的一般分析方法2.5集成运放的主要参数2.6基本运放电路2.5集成运放的主要参数输入直流误差特性输入失调电压VIO在室温（25℃）及标准电源电压下，运算放大器的两个输入端加相同的电压或直接接地时，输出电压不为零。

为使输出电压为零，而在输入端引入的补偿直流电压VIO，称为失调电压。T1T2+-零输入时VO0理想运放+-VOVIO+-2.5集成运放的主要参数输入直流误差特性输入偏置电流IIB

指集成运放两个输入端静态电流的平均值2.5集成运放的主要参数输入直流误差特性输入失调电流IIO

指当输入电压为零时，运算放大器两个输入端的基极偏置电流的差T1VCCREEVEERCRCT2RSRSIBQ1IBQ22.5集成运放的主要参数输入直流误差特性温度漂移输入失调电压温漂VIO/

T输入失调电流温漂IIO/

T2.5集成运放的主要参数差模特性开环差模电压增益AVO

指集成运放本身（无外加反馈回路）的差模电压放大倍数.开环带宽BW(fH)

开环差模电压增益下降3dB所对应的频率fH单位增益带宽BWG(fT)

开环增益Avo下降到1（0dB）时的时的信号频率fT运放Avo的频率响应曲线2.5集成运放的主要参数差模特性差模输入电阻rid和输出电阻ro最大差模输入电压Vidmax

运放同相和反相两输入端之间所允许的最大电压差rid指差模信号作用下集成运放的输入电阻.2.5集成运放的主要参数共模特性共模抑制比KCMR差模电压增益与共模电压增益之比称为共模抑制比放映运放抑制共模信号及放大差模信号的能力共模输入电阻ric共模信号作用下的输入电阻高精度运放通常：ric≥100MΩ最大共模输入电压Vicmax一般指运放在作电压跟随器时，使输出电压产生1%跟随误差的共模输入电压幅值，高质量的运放可达±13V第2讲MOS模拟集成基本单元电路2.1电流源电路2.2COMS单级放大电路2.3COMS差分放大电路2.4低频小信号放大电路的一般分析方法2.5集成运放的主要参数2.6基本运放电路2.6基本运放电路运算放大器的代表符号（a）国家标准规定的符号（b）国内外常用符号反相输入端同相输入端输出端同相端的输入信号与输出端信号之间同相反相端的输入信号与输出端信号之间反相2.6基本运放电路同相放大电路基本电路（a）电路图（b）小信号电路模型输入信号输出信号反馈信号2.6基本运放电路负反馈下的近似概念1)图中通过负反馈的作用，使vn自动地跟踪vp即vn≈vp或vid=vp-vn≈0这种现象称为虚假短路，简称虚短.2)由于理想运放的rid≈∞，而ΔVid≈0，故两输入端电流也为0。即这一个特征称为“虚断”。即两输入端电流趋近于0。由运放引入负反馈而得到的虚短和虚断分析由运放组成的各种线性应用电路的利器，必须熟练掌握。2.6基本运放电路-同相放大电路几项技术指标的近似计算(1)电压增益AV根据虚短和虚断的概念有所以2.6基本运放电路-同相放大电路(2)输入电阻Ri输入电阻定义根据虚短和虚断有所以2.6基本运放电路-同相放大电路(3)输出电阻Ro02.6基本运放电路-同相放大电路电压跟随器根据虚短和虚断有所以2.6基本运放电路反相放大电路基本电路（a）电路图（b）由虚短引出虚地vn≈02.6基本运放电路-反相放大电路几项技术指标的近似计算(1)电压增益AV根据虚短和虚断的概念有所以即2.6基本运放电路-反相放大电路(2)输入电阻Ri输入电阻定义根据虚短和虚断有(3)输出电阻Ro2.6基本运放电路求差电路

从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。当则若继续有则

根据虚短、虚断和N、P点的KCL得：2.6基本运放电路-求差电路从放大器角度看增益为当输入电阻为（该电路也称为差分式减法电路）一种高输入电阻的差分电路同相输入放大电路差分式放大电路当2.6基本运放电路-求和电路

根据虚短、虚断和N点的KCL得：若则有（加法运算）输出再接一级反相电路可得2.6基本运放电路-积分电路式中，负号表示vO与vi在相位上是相反的。根据“虚短”，得根据“虚断”，得因此电容器被充电，其充电电流为设电容器C的初始电压为零，则（积分运算