模拟电子技术经典教程 半导体电路设计基础

第九章 第四章

4 半导体电路设计基础

上页

下页

返回

第九章 第四章

§4.1 半导体放大电路的构建准则选择合适的器件 P103图4.1-1例题 4.1选取合适的器件参数，比如 选取合适的器件参数，比如ICM、BVCEO、PCM、fT等。

建立合适的直流偏置BJT:保证BE结正偏，BC结反偏； :保证 结正偏 结正偏， 结反偏 结反偏； FET: 不同类型下保证其处于线性放大区。 不同类型下保证其处于线性放大区。

具备良好的交流信号通道采用合适的耦合方式

上页

下页

返回

第九章 第四章

§4.2 放大电路中器件的偏置技术几种常用的偏置技术 2.分压法 2.分压法 4.混合偏置法 4.混合偏置法 1.单电阻法 1.单电阻法 3.自给偏压法 3.自给偏压法 V VGSV VVGVVV VBE(on) = CC CCBE(on) VBE(on) SI R I BQI= GSQ = CC DQ S VB ≈= Rb1 Rb 2 Rb 2 BQ Rb RgRb1 + Rb 2 2

= VDD I D 缺点：仍存在工作点随温 缺点：只适用于耗尽型R 缺点：+ R 缺点：工作点稳定性差 缺点： 缺点g 1 R: g 2 的FET 度变化的问题上页 下页 返回

第九章 第四章VCC

集成电路中的偏置技术vi

RC

vO

采用恒流源进行直流偏置

IO

采用三极管或恒流源作有源负载

上页

下页

返回

第九章 第四章

§4.3 放大电路中的信号耦合技术常常采用电容进行信号的耦合 单级 放大 器中 的耦 合技 术

上页

下页

返回

第九章 第四章

多级放大器中的耦合技术将多个单级放大器串接在一起， 将多个单级放大器串接在一起，即可 组成一个多级放大器输 入

多级 放大 器的 概念

第一级

第二级

L

第n级 级

输 出

上页

下页

返回

第九章 第四章

多级放大器中的耦合技术1.阻容耦合 1.阻容耦合 2.直接耦合 2.直接耦合 3.变压器耦合 3.变压器耦合优点：各级放大器的静态工 优点：可实现阻抗匹配，达 可实现阻抗匹配， 优点：简单方便， 优点：简单方便，易于集成 到最佳级间配合。 到最佳级间配合 作点互不干扰 。+

V + CCTR1 TR2

+

T1

T2

RS+ + +

vS

第第第

第第第

缺点：各个放大器的静态工， 缺点：隔直流，且体积笨重， 隔直流，且体积笨重 缺点： 缺点：无法传递直流信号 不易于集成。 不易于集成。 作点互相干扰， 作点互相干扰，需在电路上 采取措施加以改进。 采取措施加以改进。

上页

下页

返回

第九章 第四章

多级放大器中电压放大倍数的求解第一级 AV1

vi

vo1

第二级 AV2

vo2

L

第n级 级 AVn

vo

vo vo1 vo2 vo3 vo AV = = L = AV 1 AV 2 L AVn vi vi vo1 v02 von 1P111例题 例题4.3.3-1

上页

下页

返回

第九章 第四章

§4.4 电流源及有源负载(1)电流源电路是指电流不随电压变化的电路。 (1)电流源电路是指电流不随电压变化的电路。 电流

源电路是指电流不随电压变化的电路

电 流 源 概 述

(2)电流源电路用于模拟集成放大器中， (2)电流源电路用于模拟集成放大器中， 电流源电路用于模拟集成放大器中 以稳定静态工作点。 以稳定静态工作点。

(3)用电流源做有源负载，可获得增益高、 (3)用电流源做有源负载，可获得增益高、 用电流源做有源负载 动态范围大的特性。 动态范围大的特性。

上页

下页

返回

第九章 第四章

(4)用电流源给电容充电，以获得线性电压输出。 (4)用电流源给电容充电，以获得线性电压输出。 用电流源给电容充电

电 流 源 概 述

(5)电流源还可单独制成稳流电源使用。 (5)电流源还可单独制成稳流电源使用。 电流源还可单独制成稳流电源使用

(6)在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： (6)在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 在模拟集成电路中 镜象电流源、比例电流源、 镜象电流源、比例电流源、 微电流源、多路电流源等。 微电流源、多路电流源等。

上页

下页

返回

第九章 第四章

基本镜像电流源

电路要求三极管T1、T2为对称管， 三极管T1、T2为对称管，即 T1 为对称管 其器件参数完全相同。 其器件参数完全相同。

电路工作原理

I R = I C1 + 2 I B = I C 2 + 2 I B 2 = I C 2 1 + ≈ I C 2 β 是镜像关系， IC2和IR是镜像关系，且 I C 2β >> 2

VCC VBE VCC = IR = ≈ R R 上页 下页

返回

第九章 第四章

改进型镜像电流源

电路工作原理

IE3 I R = I C1 + I B 3= I C 2 + 1+ β 2I B 2 = IC 2 + = IC 2 1+ 1+ β (1+ β ) β

≈ IC 2由于有T 存在， 将比镜像电流源中的2 由于有T3存在，IB3将比镜像电流源中的2IB小1+β3 更加接近。 倍。因此IC2和IREF更加接近。

上页

下页

返回

第九章 第四章

多路镜像电流源此时， 此时，Iom与IR之间的误差将由原 通过一个基准电流源带动多个三极管的输出电流， 通过一个基准电流源带动多个三极管的输出电流， 来的( 来的(m+1)I 即可构成多路电流源，即一个基准电流IREF可获 即可构成多路电流源，即一个基准电流B的减小为 (m + 1)I B (1 + β ) 得多个恒定电流。 得多个恒定电流。

上页

下页

返回

第九章 第四章

微电流源

VBE1 = VBE 2 + I E 2 Re 2 VBE1 VBE 2 ∴ IE2 = R e2在镜像电流源中接入R 电阻， 在镜像电流源中接入 e电阻， Q I E = I ES e Vt I E1 ∴ IC 2 ≈ I E 2 = I ln 可以得到一个比基准电流小 E Re IE 许多倍的微电流源，适用微 2 许多倍的微电流源，2 ∴VBE = Vt ln I ES 功耗的集成电路中。 功耗的集成电路中。VBE Vt

∴ IE2IES1=IES2

Vt I E1 = ln R e2 IE2上页 下页 返回

第九章 第四章

比例电流源在镜像电流源电路的基

础上， 在镜像电流源电路的基础上，增 加两个发射极电阻， 加两个发射极电阻，使两个发射 极电阻中的电流成一定的比例关 即可构成比例电流源。 系，即可构成比例电流源。

Q I E1 R e1 = I E 2 R e 2∴ IO I REF上页

I E 2 R e1 ≈ = I E1 R e 2下页 返回

第九章 第四章

有源负载电路恒流源由于其动态输出电阻很大， 恒流源由于其动态输出电阻很大，故在电路中可用作放 大器的有源负载，从而提高电路的电压放大倍数。 大器的有源负载，从而提高电路的电压放大倍数。

组成恒流源，作为T T2、T3组成恒流源，作为T1 的有源负载

上页

下页

返回

第九章 第四章

§4.5 复合管及复合结构电路当两个三极管组合在一起时，可等 当两个三极管组合在一起时， 效为一个管子，称为复合管( 效为一个管子，称为复合管(达林 顿管)。 顿管)。 两个相同类型的管子组成的复合管， 两个相同类型的管子组成的复合管， 的复合管 等效后管子的类型与原类型相同 与原类型相同。 等效后管子的类型与原类型相同。 两个不同类型的管子组成的复合管， 两个不同类型的管子组成的复合管， 的复合管 等效后管子的类型取决于第一个管 等效后管子的类型取决于第一个管 子的类型。 子的类型。 上页 下页 返回

复 合 管

第九章 第四章

同类型管子组成的复合管ib ic1β1 β2

ic ic2 ie

ib2

rbe = r+ β + (1 ic β1ib + β 2 (1be1 1 ) ib + β1 ) rbe 2 ∴β = = = β1 + β 2 (1 + β1 ) ≈ β1 β 2 ib ib上页 下页 返回

ic = ic1 + ic 2 = β1ib + β 2ib 2 = β1ib + β 2 (1 + β1 ) ib

第九章 第四章

互补型管子组成的复合管

两个不同类型的管子组成的复合管，等效后管 两个不同类型的管子组成的复合管， 不同类型的管子组成的复合管 子的类型取决于第一个管子的类型 第一个管子的类型。 子的类型取决于第一个管子的类型。 上页 下页 返回

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/d0fi.html