模拟集成电路中常用的单元电路

第八章模拟集成电路中

常用单元电路

§8-1恒流源电路

恒流源电路的基本工作原理是基于一定的参考电流，提供一个与参考电流成一定比例关系的恒定电流。恒流源电路是模拟集成电路中非常重要、广泛应用的单元电路之一。由于它能提供恒定的工作电流和很高的动态电阻，常常用于提供稳定的偏置电流和放大器的负载电阻，以便获得稳定的电路性能和大的增益。

思考题

1.恒流源单元电路有哪些种类？各自的特点有哪些？

2.

恒流源作为有源负载有哪些特点？

3.设计恒流源时应注意哪些问题？8.1.1npn恒流源电路

1.基本型电流镜恒流源设T1和T2完全相同则：Ib1/Ib2=Ic1/

Ic2因此：Ir=Ic1+Ib1+Ib2=Io+

2Ib2=Io(+2)/VRrIrIoT1T2Ib1Ib2因为：

>>1所以：IrIo8.1.1npn恒流源电路

2.面积比恒流源设T1和T2发射结面积为AE1和AE2

则：Ib1/Ib2=Ic1/

Io=

AE1/AE2

因为：Ir=Ic1+

Ib1+Ib2则:Ir=Io(AE1/AE2+AE1/AE2+1)/因为：

>>1，AE1/AE2值较小所以：IrIoAE1/AE2即：

Io/

Ir=AE2/AE1VRrIrIoT1T2Ib1Ib28.1.1npn恒流源电路

3.电阻比恒流源Ib1Ib2VRrIrIoT1T2R1R2

IE1R1

+VBE1=IE2R2

+VBE2

则：IE1R1

=IE2R2

+VBE2

-

VBE1IE1R1

IE2R2因此：Ir=IE1+IE2/(+1)=IE2[R2/R1+1/(+1)]所以:IrIoR2/R1

即:Io/Ir=R1/R28.1.1npn恒流源电路

4.小电流恒流源Ib1Ib2VRrIrIoT1T2R2

VBE1=IE2R2

+VBE2

则：IE2R2

=VBE1

–

VBE2

=VTln(IE1/IE2)因此近似有：

Io≈(VT/R2

)ln(Ir/Io)

根据已知的Ir

和需要的Io，就可以求出要设计的R2。其中：

VT=KT/q(热电压)

8.1.1npn恒流源电路

5.多支路恒流源VRrIrIo1T1T2Io2T3IoNTN+1设晶体管均相同，则：

Ir=Ic1+(1+N)Ib

=Io+(1+N)Io/即：Io/

Ir=/[

+(1+N)]

可见，支路数增加，会使Io与

Ir的差值增大。

8.1.1npn恒流源电路

6.带有缓冲级的恒流源VRrIrIo1T1T2Io2T3IoNTN+1V’T0设晶体管均相同，则：

Ir=Ic1+Ib0

=Io+IE0/(+1)而：IE0=(1+N)Io/

可见，Io与

Ir的差值明显减小。

则：IoIr

=2+2++N+18.1.1npn恒流源电路

7.具有补偿作用的恒流源VRrIrIoT1T2T3IbIb2IbIb3Ie3Ic1Ic2设晶体管均相同,则：IoIr

=2+

22+2+2

这种电流源不仅使Io与

Ir的差值非常小，而且还具有负反馈补偿特性，更有利于工作点的稳定。补偿过程:

当由于某种原因使Io增大，则Ie3Ic2Ic1。而Ir=Ic1+Ib3不变，则Ic1Ib3Io。8.1.1npn恒流源电路

8.版图举例IrIoGNDGNDIrIoGNDIrIoIrIo8.1.2pnp恒流源电路

1.概述

在双极型模拟集成电路中，经常是npn管和pnp管互补应用，因此pnp恒流源同样得到广泛的应用。

pnp恒流源电路形式与npn恒流源相同，只是改变电源的接法和电流方向。值得注意的是PNP恒流源一般是由横向PNP管组成，而横向PNP管的增益（）远远小于NPN管的增益（），因此，PNP恒流源中Io与

Ir的近似程度较大。8.1.2pnp恒流源电路

2.单元电路图举例IrIo1T1T2RrT3VDDIrIo1T1T2RrIo2T3VDDIrIo1T1T2RrVDDIrIo1T1T2RrIo2T3VDDVDDVDD8.1.2pnp恒流源电路

3.单元版图举例8.1.3MOS型恒流源电路

1.基本电流镜恒流源M1M2IrIo1Io2M3M1M2IrIo1Io2M3Vcc

只要使MOS管都工作在饱和区(忽略沟道长度调制），由：nCox2IDS=WL(VGS-VT)2Ir:Io1:Io2=::WL)1(WL)2(WL)3(得：

Ir一定，Io与输出端电压无关。如沟道长度取一定值，则取决于沟道宽度之比。8.1.3MOS型恒流源电路

1.基本电流镜恒流源（续1）M1M2IrIo1Io2M3M1M2IrIo1Io2M3Vcc

若考虑沟道调制效应，MOS管工作在饱和区电流公式为：nCox2IDS=WL(VGS-VT)2(1+VDS)其中沟道调制系数：=L1XdVDS

因此，输出电压对输出电流产生一定的影响。为减小这一影响，沟道长度应选大一些。8.1.3MOS型恒流源电路

1.基本电流镜恒流源（续2）电流源输出电阻(MOS管饱和导通电阻)：

因此，沟道长度选大一些，还有利于提高输出电阻。另外，小电流工作时输出阻抗更高。（

）LIdsXdVDSrds==

IDS1-1M1M2IrIo1Io2M3M1M2IrIo1Io2M3Vcc8.1.3MOS型恒流源电路

2.级联结构的恒流源M1M2IrIoM4M3M1M2IrIoM4M3VCC

由于M4屏蔽了输出电压的变化对M2的作用，使输出电流不受输出电压的影响，减小了沟道长度调制的影响，同时也大幅度提高了输出阻抗。

其缺点是为了使晶体管都工作在饱和区，输出电压变化范围减小了。8.1.3MOS型恒流源电路

3.Wilson(威尔逊）恒流源M1M2IrIoM3M1M2IrIoM3Vcc

该电流源的输出阻抗较高（与级联结构相似）。该电流源具有负反馈作用，使Io

的变化能得到补偿，提高了输出电流的稳定性。增加M3的W/L可以增强对输出电流变化的调节能力。8.1.3MOS型恒流源电路

4.改进的Wilson(威尔逊）恒流源M1M2IrIoM3M4M1M2IrIoM3M4Vcc

该电流源是在Wilson恒流源基础上增加了M4，使得M1和M2的漏端电压相近，Io的误差更小。8.1.4恒流源作有源负载

1.双极型电路举例放大器件RrIrIoT1T2R2T3VccViVo放大器件IrT1T2RrT2ViVccIoVo8.1.4恒流源作有源负载

2.CMOS电路举例M1M2IrIo1VccViVoM3M4M1M2IrIo1VccViVoRr放大器件放大器件8.1.4恒流源作有源负载

3.特点VceIc0Ib1Ib2Ib3Ib4IdsVdsVgs4Vgs3Vgs2Vgs1a)

有较大的交流电阻（动态电阻），有利于提高放大电路的增益;K=gmⅹrdsVceIcrce=VdsIdsrds=b)有较小的直流电阻（静态电阻），不需要提高电源电压来维持一定的工作电流;VceIcRce=VdsIdsRds=8.1.4恒流源作有源负载

3.特点VceIc0Ib1Ib2Ib3Ib4IdsVdsVgs4Vgs3Vgs2Vgs1c)电源电压变化范围宽，只要确保负载管处于放大区，输出电压的变化与工作电流几乎无关。d)

面积小，易制作。e)

基区宽度调制效应（沟道长度调制效应）影响交流电阻。Vce+VAIcrce=（

）LIdsXdVDSrds==

IDS1-1§8-2基准电压源电路

基准电压源是利用二极管的正向压降、齐纳二极管的击穿电压和热电压具有一定的固定值的特性，以及它们具有正的或负的温度系数可以相互补偿的特点来设计的。一般采用恒流源作偏置电流进一步稳定工作点。

基准电压源电路是模拟集成电路中非常重要、广泛应用的单元电路之一。其作用是提供稳定的偏置电压或作基准电压。一般要求这些电压源的直流输出电平较稳定、内阻小、对电源电压和温度不敏感。

思考题

1.

基准电压源的作用是什么？

2.

基准电压源有哪些类型？各自的特点是什么？8.2.1正向二极管基准源

1.基本原理及特点ViVrefN个RVref=NVF

一般用NPN管BC短接的BE结二极管。

温度系数（负温度系数）和内阻Rr都很大，与串联个数成正比。

输入电压的变化将引起输出电压的变化：Vref=ViRr/(R+Rr)可采用恒流源供电，稳定输出。8.2.1正向二极管基准源

2.电路及版图VrefGNDVDDViVrefViVref8.2.2齐纳二极管基准源

1.基本原理及特点

一般用NPN管BC短接的BE结反向二极管。

正温度系数和内阻Rr都很大。

BE结面击穿有先有后，随着温度增加击穿电压也增加。

输入电压的变化将引起输出电压的变化:Vref

=ViRr/(R+Rr)可采用恒流源供电稳定输出。可采用隐埋齐纳二极管。Vref=VRViVrefRVR8.2.2齐纳二极管基准源

2.电路及版图ViVrefViVrefGNDVrefVDD8.2.3具有温度补偿基准源

1.基本原理及特点

一般用NPN管BC短接的BE结二极管（一正一反）。

温度系数接近于零。内阻Rr较大。Vref=ViRr/(R+Rr)

输入电压的变化将引起输出电压的变化。可采用恒流源供电稳定输出。Vref=VF+VRViVrefRVFVR8.2.3具有温度补偿基准源

2.电路及版图ViVrefViVrefGNDVrefVDD8.2.4双极型能隙基准源1

电路及原理VR1I1T1T2T3VrefR2R3I2VrefT

=T0VT

R3R2

ln()+I2

I1

VBET

Vref=VBE+I2R2I2=(小电流源）R3VT

ln()I2

I1

Vref=VBE+VTR3R2

ln()I2

I1

则：8.2.4双极型能隙基准源1

电路及原理（续1）VR1I1T1T2T3VrefR2R3I2VBET

=T01

(VBE-

Vg0)又：推导见后页Vg0=Eg0/q(带隙电压)其中：再令：VrefT

=0VrefT

=T0VT

R3R2

ln()+I2

I1

VBET

Vg0=VBE+VT

R3R2

I2

I1

ln()则：8.2.4双极型能隙基准源1

电路及原理（续2）VR1I1T1T2T3VrefR2R3I2

只要适当选取R2/R3和I1/I2，就能使Vref温度系数为零，且此时的Vref值为带隙电压Vg0。

温度系数可调为零的根本原因是VBE具有负温度系数，而VT具有正温度系数。Vref=VBE+VTR3R2

ln()I2

I1

Vg0=VBE+VT

R3R2

I2

I1

ln()8.2.5双极型能隙基准源2

P244电路及原理T1T2R1I2T3T4R2VrefVCCI1V2Vref=VBE+(I1+I2)R2I2=(小电流源）R1VT

ln()I2

I1

I1

Vref=VBE+(1+)VTI2

R1R2

ln()I2

I1

VrefT

=(1+)T0VT

R1R2

ln()+I2

I1

VBET

I2

I1

Io=(VT/R2

)ln(Ir/Io)8.2.5双极型能隙基准源2

电路及原理（续1）T1T2R1I2T3T4R2VrefVCCI1V2VBET

=T01

(VBE-

Vg0)又：Vg0=Eg0/q(带隙电压)其中：再令：VrefT

=0VrefT

=(1+)T0VT

R1R2

ln()+I2

I1

VBET

I2

I1

Vg0=VBE+(1+)VT

R1R2

I2

I1

ln()I2

I1

8.2.5双极型能隙基准源2

电路及原理（续2）T1T2R1I2T3T4R2VrefVCCI1V2

只要适当选取R2/R1和I1/I2，就能使Vref温度系数为零，且此时的Vref值为带隙电压Vg0。

I1/I2还需通过调整T3和T4

管的面积比(AE3/AE4)来实现。I1

Vref=VBE+(1+)VTI2

R1R2

ln()I2

I1

Vg0=VBE+(1+)VT

R1R2

I2

I1

ln()I2

I1

8.2.6MOS型能隙基准源

面对当今低电压大规模集成的需要，低电压低功耗带隙基准源是目前研究的一个主要发展方向。

目前在N阱CMOS工艺下设计CMOS型带隙基准源多数都要利用“寄生PNP管”和MOS管的次开启特性。实质上仍是利用VBE和VT的温度特性。8.2.6MOS型基准源

电路及原理M1M2IoM3VCCVrefR1R2M4M5VR1I3I1I2I4MOS管工作于次开启时：IDS()ID0eVGB/mVT

eVSB/VTWL设M1、M2工作于次开启，令=W/L，则有：12e(VSB1-VSB2)/VT=12eVR1/VT

=34Io=(5/4)(VR1/R1)VR1=VTln3241Io≈(VT/R2

)ln(Ir/Io)8.2.6MOS型基准源

电路及原理（续1）Io=ln5VT4R13241Vref

=VBE+IoR2

由于VT具有正的温度系数，VBE具有负的温度系数。因而，只要适当调整各MOS管的W/L值及电阻值，即可得到零温度系数的参考电压，且其值恰为带隙电压。M1M2IoM3VCCVrefR1R2M4M5VR1I3I1I2I48.2.6MOS型基准源

PNP晶体管P-subN-WellP+P+P+N+N+P-subN-WellP+P+N+N+P+§8-3差分放大器

差分放大器又称为差动放大器，是模拟集成电路中的最常用的单元电路之一。

思考题

1.

差分放大器的优点是什么？

2.改进差分放大器特性的措施有哪些？8.3.1双极型差分放大器

1.小信号特性（1）输入差模信号Ri1d=rbb+(1+)rereRid2reRo1d=Rc//rceRcRod2RcKv1d

=

==-=-o1dido1d2i1dro1d2ri1dRc2reKvd

=

==-

odid2o1d2i1dRcre8.3.1双极型差分放大器

1.小信号特性（2）输入共模信号Ri1c=rbb+(1+)(re+2RE)

(1+)(re+2RE)

Ric(1+)(re+2RE)/2Ro1c=Rc//rceRcRod2Rco1co1cKv1c

=

=

-

ici1cRc(1+)(re+2RE)Kvc

=

=0ocicIb共模单管的电压增益8.3.1双极型差分放大器

2.不对称性

实际上的差分放大器不可能完全对称，具体表现为：

a)共模输入电压增益不为零，用共模抑制比表示；

b)零输入时输出不为零，用失调表示。VccRC1T2T1RC2o1o2i1i2RE8.3.1双极型差分放大器

2.不对称性

（1）共模抑制比

差模信号电压增益与共模信号电压增益之比定义为共模抑制比，记为：KCMRR=KvdKvc或：KCMRR=20lgKvdKvc(dB)VccRC1T2T1RC2o1o2i1i2RE8.3.1双极型差分放大器

2.不对称性

（1）共模抑制比（续）Kc-2RERc22RERcRc++re不对称时：Kc=

Kvc2-Kvc1

因此有：KCMRR=2REre22RERcRc++re-1当电路完全对称时：KCMRRVccRC1T2T1RC2o1o2i1i2RE8.3.1双极型差分放大器

（2）失调电压失调电压及其温漂

当差分放大器的输入信号为零时，由于电路的不对称，输出电压并不为零。要使输出电压为零，在输入端所必须加的一个补偿电压（内阻Rs=0）称为输入失调电压，记为VOS。也就是为保持输出电压为零，T1、T2管基射极偏置电压应有的差值。VccRC1T2T1RC2o1o2i1i2RE

2.不对称性失调电压引起输入失调电压的因素：1，电流增益不对称；2，发射极反向饱和电流不对称；3，集电极负载电阻不对称；4，BE结正向电压不对称。8.3.1双极型差分放大器

2.不对称性

（2）失调电压及其温漂（续）

若忽略输入回路中基区、发射区的欧姆电阻，VOS可表示为：

VOS=(VBE1-VBE2)|Vod=0VOS

VT++2RCRCIESIESVccRC1T2T1RC2o1o2i1i2RE8.3.1双极型差分放大器

2.不对称性

（2）失调电压及其温（续）VOST

固定的失调电压可以设法用调零装置预先调零。然而，当温度变化时，失调也随之变化，通常难以追随。单位温度变化所引起的输入失调电压的变化称为输入失调电压温漂，记为：VccRC1T2T1RC2o1o2i1i2RE8.3.1双极型差分放大器

2.不对称性

（2）失调电压及其温漂（续）衬底温度均匀时有：VOSTVOST

如果衬底温度不均匀，环境温度变化时，电路两边的温度变化也不一致，将引进附加的温漂，影响较大。VccRC1T2T1RC2o1o2i1i2RE8.3.1双极型差分放大器

2.不对称性

（3）失调电流及其温漂

当差分放大器的输入信号为零时，由于电路的不对称，输出电压并不为零。要使输出电压为零，在输入端所必须加的一个补偿电流（内阻Rs=）称为输入失调电流，记为IOS。也就是为保持输出电压为零，T1、T2管基极偏置电流应有的差值。VccRC1T2T1RC2o1o2i1i2RE8.3.1双极型差分放大器

2.不对称性

（3）失调电流及其温漂（续）IOS可表示为：

IOS=(IB1-IB2)|Vod=0IOS

IiB+RCRC

其中IiB将为输入偏置电流，通常取两输入端电流的平均值。VccRC1T2T1RC2o1o2i1i2RE8.3.1双极型差分放大器

2.不对称性

（3）失调电流及其温漂（续）IOST

单位温度变化所引起的输入失调电流的变化称为输入失调电压温漂，记为：

为了直观起见，忽略电阻的不对称性，即RC

=0，则：IOSIOST=-TVccRC1T2T1RC2o1o2i1i2RE8.3.1双极型差分放大器

3.电路改善措施a)用恒流源代替射极耦合电阻RE

既增大了等效电阻，改善了共模抑制比，又稳定了工作电流。

(单纯增加阻值，将影响工作电流)。VccRC1T2T1RC2o1o2i1i2T4IrIeT38.3.1双极型差分放大器

3.电路改善措施b)采用有源负载代替集电极负载电阻RC

有较高的动态输出阻抗，提高增益和共模抑制比；而又具有较低的直流电阻，不需要提高工作电压即可维持正常工作电流。T2T1o2i1i2T3T4VCCIeT5T6IrT4o18.3.1双极型差分放大器

3.电路改善措施c)改善差分输入管特性

采用高增益晶体管、达林顿管、互补复合管、MOS管等，提高增益，提高输入阻抗。T2T1o2i1i2T3T4VCCIeT5T6IrT4o18.3.1双极型差分放大器

4.单端化结构T2T1oi1i2T3T4VCCT5IeT6IrI3I2I1Io当输入差模信号时：I1=-

I2T3、T4组成镜像电流源，使：I3=

I1因此：Io=

I3-

I2

=

I1-

I2=

-

2I2

当输入共模信号时，同理可得Io=0。

可见，与双端输出信号相同。8.3.2MOS型差分放大器

1.E/ENMOS结构VccVi1Vi2Vo1Vo2M1M2M3M4M5IsM6M78.3.2MOS型差分放大器

2.E/DNMOS结构VccVi1Vi2Vo1Vo2M1M2M3M4M5IsM6M78.3.2MOS型差分放大器

3.NMOS管作为输入管的CMOS结构1VccVi1Vi2Vo1Vo2M1M2M3M4M5IsM6M78.3.2MOS型差分放大器

4.NMOS管作为输入管的CMOS结构2VccVi1Vi2VoM1M2M3M4M5IsM6M78.3.2MOS型差分放大器

5.PMOS管作为输入管的CMOS结构1VccVi1Vi2Vo2M1M2M3M4M5IsM6M7Vo18.3.2MOS型差分放大器

6.PMOS管作为输入管的CMOS结构2VccVi1Vi2VoM1M2M3M4M5IsM6M78.3.3集成差分放大器的特点

影响差分放大器性能的关键因素就是不对称性，包括电阻、晶体管等器件参数的差异，由此引起放大器的输入失调及其温漂。而集成电路的最大优点就是相关器件的匹配性能好，原因是所有器件都在同一芯片中，可以做到工艺离散性小，环境差异小。因而集成差分放大器的对称性好。§8-4模拟开关电路

模拟开关在模拟集成电路中应用很广，如A/D转换器、D/A转换器、取样保持电路、电容开关滤波器、多路开关电路等。

思考题

1.

模拟开关的特点是什么？

2.模拟开关有哪些种类？

3.什么叫“电容馈通效应”？？8.4.1模拟开关电路的特点

模拟开关是用来控制模拟信号传输的一种电子开关，其本身是由数字信号控制而呈现“接通”或“断开”两种状态，以使信号“通过”或“阻断”。通常要求其导通电阻小、截止电阻大、速度快、精度高、稳定性好。这种电子开关比机械触点开关寿命长、速度快、使用方便。8.4.2模拟开关电路的分类

组成模拟开关的器件可以是双极晶体管或MOS管。

根据开关接换的对象是电流还是电压，可以把模拟开关分为电流开关型和电压开关型。在电流开关中，流过开关的电流总是和被接换的电流相等；在电压开关中，输出的电压总是和被接换的电压有关。8.4.3双极型模拟开关

1.基本型电流开关VrefRE（网络电阻）V-AV控RfD2D1TicVA

当V控为低电平时，D2截止，则经T管及网络电阻RE的电流ic由下一级电路通过Rf

和导通的D1提供，流经运放，参与运算，此时为“接通”状态。8.4.3双极型模拟开关

1.基本型电流开关（续）

当V控为高电平时，D2导通，使VA抬高，D1截止。则经T管及网络电阻RE的电流ic由V控提供，而不流经运放，此时为“断开”状态。VrefRE（网络电阻）V-AV控RfD2D1TicVA8.4.3双极型模拟开关

1.基本型电流开关（续）ic

=1+Vref－

VBE－VRE

可以在T管的发射极直接进行控制。Vref（网络电阻）

REV-V控D2D1TicVA

被切换电流：VrefVV控D2Tic（网络电阻）

RE8.4.3双极型模拟开关

2.差分控制ECL电流开关icARfRE（网络电阻）T2T1V+T3T4V-V控Vref1Vref2V-T5T6IoVAV控为低电平时，T2导通，VA升高，T5导通，T6截止，ic=0，网络电阻RE的电流由T5提供，不参与运算。8.4.3双极型模拟开关

2.差分控制ECL电流开关icARfRE（网络电阻）T2T1V+T3T4V-V控Vref1Vref2V-T5T6IoVAV控为高电平时，T2截止，VA下降，T5截止，T6导通，ic流经运放参与运算。ic

=1+Vref2－

VBE－VRE8.4.3双极型模拟开关

2.差分控制ECL电流开关icARfRE（网络电阻）T2T1V+T3T4V-V控Vref1Vref2V-T5T6IoVA特点一：

T1

、T2为横向PNP管，BE结击穿电压较高，允许输入较大幅度的数字控制信号。8.4.3双极型模拟开关

2.差分控制ECL电流开关icARfRE（网络电阻）T2T1V+T3T4V-V控Vref1Vref2V-T5T6IoVA特点二：控制信号V控与流经网络电阻RE的电流（权电流）是相互隔离的，使V控的变化对权电流几乎没有影响。8.4.3双极型模拟开关

2.差分控制ECL电流开关icARfRE（网络电阻）T2T1V+T3T4V-V控Vref1Vref2V-T5T6IoVA特点三：肖特基二极管的箝位作用限制了VA变化幅度，提高了开关响应时间。8.4.3双极型模拟开关

2.差分控制ECL电流开关icARfRE（网络电阻）T2T1V+T3T4V-V控Vref1Vref2V-T5T6IoVA特点四：T3、T4组成的电流镜完成了单端化作用，从而缩短了瞬态转换时间。8.4.3双极型模拟开关

3.互补型电压开关V控-VrefV+VST1T2T3V-VBVA

当V控为高电平时，T1截止，VA、

VB降低，使T3

管饱和导通，

T2截止，输出电压VS约为-Vref。

当V控为低电平时，T1导通，VA、

VB升高，使T2

管饱和导通，T3截止，输出电压VS约为0V

。8.4.3双极型模拟开关

3.互补型电压开关V控-VrefV+VST1T2T3V-VBVA正接IC=0时：Vces0VTlnR1反接IE=0时：Vces0VTlnF1

特点：T2、T3是接成共集电极状态，称为反接状态，其饱和压降比正接状态的小得多，有利于提高开关精度。8.4.4MOS型模拟开关

1.MOS型开关的特点a)是理想的电压开关:当MOS管非饱和导通时，源极与漏极间不存在固有的直流失调电压，这是因为它没有象双极器件那样的结电压，其漏极伏安特性都精确地经过原点。

b)是理想的电流开关:MOS作为开关控制的栅极与信号回路是电隔离的，它们之间无直流通过。c)是理想的双向开关:MOS正向和反向工作具有相同的性能，漏特性相对原点是对称的。

8.4.4MOS型模拟开关

2.导通电阻a)NMOS单沟模拟开关:IDS=Kn[2(VGS-VTn)VDS-VDS2]GDSViVoV控ron==VDSIDS2Kn(VGS-VTn–VDS)1Kn=noxo2(WL)n其中：VDS0

VGS=V控-VironVGSVTn0V控-Vi8.4.4MOS型模拟开关

2.导通电阻b)PMOS单沟模拟开关:IDS=Kp[2(|VGS|-|VTp|)|VDS|-VDS2]GDSViVoV控ron==VDSIDS2Kp(|VGS|

-|VTp|

–|VDS|)1Kp=noxo2(WL)n其中：VDS0VGS=V控-VironVGSVTp0V控-Vi8.4.4MOS型模拟开关

2.导通电阻c)CMOS双沟模拟开关:

取：Kn=Kp=KGnDSViVoV控GpV控-ronVironnronpron=2K(V控-VTn-|VTp|

–2VDS)1

可见，CMOS模拟开关在一定条件下，ron近似为常数。VDS08.4.4MOS型模拟开关

3.寄生电容（1）电容馈通效应模拟开关的栅是受脉冲信号控制的，由于存在寄生电容（Cgs，Cgd），栅控脉冲信号会耦合到模拟开关的输入和输出端，从而造成对模拟信号的干扰，称为“电容馈通效应”。GDSViVoV控8.4.4MOS型模拟开关

3.寄生电容

减小器件尺寸可以减小寄生电容，减小干扰，但是，模拟开关的导通电阻也随之增加。（2）电荷抵消技术

MB

为“虚开关”，其尺寸与开关管MA相当。

MB栅上加的脉冲信号与MA栅上加的脉冲信号反相，因此，两个脉冲信号所引起的干扰得到平衡，减小了干扰。GDSViVoV控G-V控-MAMB§8-5开关电容等效电阻电路

在模拟集成电路中经常需要大阻值的电阻，而且对阻值的精度要求较高，若采用常规方法制作，不但占用面积大，精度也难以保证。一般可采用MOS开关和MOS电容组成的开关电容等效电阻电路来实现。

思考题

1.

开关电容等效电阻电路的结构有哪几种？

2.开关电容等效电阻电路的特点是什么？有哪些典型应用？

8.5.1并联型开关电容等效电阻电路

1.电路结构

G1V1G2V2M1M2