第六章模拟集成电路设计-1..ppt

* 结论 ? In differential amplifiers signal represented by difference between two voltages. ? Differential amplifier: amplifies difference between two voltages but rejects ”common mode” ) noise immunity. ? Using ”half-circuit” technique, small-signal operation of differential amplifiers is analyzed by breaking problem into two simpler ones: differential-mode problem and common-mode problem. ? Common-mode rejection ratio: important figure of merit of differential amplifiers. ? Differential amplifiers require good device matching. * 直流电平位移及差动—单端转换电路 直流电平位移电路 利用基极与集电极之间存在的电压差（图6-50） 利用稳压二极管（图6-52） 利用源、漏之间存在的电压差（图6-53） 差动—单端转换电路 为什么要位移？ 避免输出端满足不了零输入—零输出条件 输出电压的变化范围减小 把差分输入的双端输出信号，全部转换成单端输出信号 如图6-54所示 * 差动-单端转换电路 电路分析 T1集电极电流变化量：△IC1 T2变化量： △IC2 输入信号为相反信号， 所以△IC1=-△IC2 △VQ=2R1△IC1 相当于从P、Q两点取出的电压变化量 该电路完成了把从P、Q两点双端输出 的信号变为Q点单端输出的信号 * 用有源负载实现的差动-单端转换电路 T3、T4组成镜像电流源，作T1、T2的负载。 同时可使单端输出的电压增益近似为双端输出的电压增益。 T1管集电极电流的 变化由T3、T4管组 成的电流源镜像到T2 管的集电极 T2管集电极电流本 身引起的变化 以上两点共同决定了 输出端电流，和差分 双端输出相等 * 其它电路 图6-55（b） CMOS电路 * 输出级电路 根据运算放大器的技术指标可以对其进行分类，主要有通用、高速、宽带、高精度、高输入电阻和低功耗等几种。 射随器输出级 互补推挽输出级 CMOS输出级 甲类偏置的CMOS输出级 CMOS互补输出级 输出过流保护电路 * 射随器输出级 图6-56 T1：射极输出管 外部负载电阻 T2、T3和R1~R3组成恒流源 * 互补推挽输出级 T1 T2 R1 V+ V- Vin Vout 一个npn管和一个pnp管组成 当Vth2＜Vi ＜Vth1时，T1、T2都截止 当Vi≥Vth1时，T2截止、T1导通， npn管射极输出器 当Vi≤Vth2时，T1截止、T2导通， pnp管射极输出器 缺点：“交越失真”、输出电阻可变 在T1、T2管之间增加偏压， 使电压输出特性曲线平移，避免“交越失真” 如图6-59、6-60，研究生免试题（具有电流 、电压增益的互补推挽输出级） * CMOS输出级 甲类偏置的CMOS输出级 T2为T1管的有源负载，T1管为源级输出 T1、T2管分别工作 特点：输入阻抗高、输出电压增益小于1，输出阻抗比较低，电路简单 缺点：正向驱动能力取决于T1管的跨导，而负向驱动能力有负载管T2的静态偏压值决定。所以正、负向驱动能力不对称。 Npn加NMOS结构 Npn为寄生器件 集电区：n型衬底 基区：p阱 发射区：源、漏 输出效率低 * CMOS互补输出级 A图 利用互补器件构成对称源级跟随器（T4、T6和T3、T5） T6管为工作管、T5管为负载管 T3、T4提供了T1、T2管的偏置避免“交越失真” T4、T2和T1、T3构成了MOS恒流源 T1、T2源极输出 B图 上图中去掉T4、T5管 T1、T2组成互补推挽电路 T3、T4管起隔离作用，并为T1、T2管提供偏置电压 VGS1=VG3-V+|VGS2=VS3-V- 输入vi正向变化时，T3电流增加、T1电流减少、VS3向正向变化、T2管电流增加、VO负向变化 输入vi负向变化时，T3、T2管电流均减少、VO正向变化、T1管电流增加 输出电压幅度大、输出电阻较大 * 输出过流保护电路 电流过大、限流电路 过压保护、过热保护电路 输入保护或中间级保护 二极管钳位限流保护电路 原理：利用二极管的正向开启电压，通过电阻限流 晶体管限流保护电路 原理：利用be结的开