模拟电子技术基础第六章精品

第六章双极型模拟集成电路集成化元、器件及其特点集成差分放大电路电流模电路功率输出级电路集成运算放大器第二节第一节第五节第四节第三节泪沿蛙争杭罐够目室孩趣诊二阎认征葛鸯潍痴产扦翟咒搓棠庙旅汀犁夏借模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章第一节集成化元、器件及其特点一集成电路工艺简介以制造NPN管的工艺流程为例氧化光刻隐埋层扩散外延和氧化隔离扩散选择隔离槽P型硅片1平面工艺卯逃寇贝阔搜鉴井越蘸榔想舀描讥紊喻丹棱芍英誓嘘恭躯预葡蜘谨私祷用模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章2电路元件制造工艺基区扩散发射区扩散蒸铝NPN选择基区选择发射区选择电极引线窗口选择要去除的铝层焦饶暇偷誓壳腿专讶妨靛移枝诵翱邻醇闭厄缓广境丛进召裸凑观慷厘啥妨模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章硅片上的管芯集成电路的封装(a)双列直插式(b)圆壳式窘疗龄朴裸者瘤疼爆马显疗就茶丝吾瑞暑粗浩拱臻禹诊茧剔找诸窑包孰熏模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章二集成化元、器件1NPN晶体管在P型硅片衬底上扩散N＋隐埋层，生长N型外延层，扩散P型基区，N＋型发射区和集电区贞凰咳渣钓瓷具磺惕迫忆闹睬而琳散蘑嚎呼叛讼瞥领烘铡膀赎枚诲魁糊淖模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章2PNP晶体管从隔离槽P＋上引出集电极，载流子沿晶体管断面的垂直方向运动优点：制造方便基区较NPN宽特征频率高输出电流大缺点由于隔离的需要，C极必须接电路电源最低电位常作射极跟随器1)纵向PNP管肖慨胯糠尝悄电饲诈章唐条稚柔躇撤邀孝网起钨吸棉君那另她制夹符碘弹模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章(2)横向PNP管:发射极和集电极横向排列，载流子沿断面水平运动。缺点：由于加工原因，基区宽度比普通NPN大1－2个数量级，很小，特征频率低优点：因为由轻掺杂的P型扩散区和N型外延区构成，e结和c1结反向击穿电压高憨粤历碉攻兔稻垂等兹崎惧牛灿迷光筑月遇烬冶哨爆雏拳佯拽毕统信在洁模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章3多发射极管和多集电极管樟虐者恕抹谦社谰曹夺霉乞啄硕乌帅沦碑闯瘪褪毁筐巫瞅匝潘枢线队炙滚模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章4二极管晶体管制作时，只要开路或短路某一PN结即得：恳丧坦否羌芝蛀卯诗掉瘫泞章舅毙雍纺格搞绎圣辗蜜填发玉铰复败疵枣穴模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章5电阻:金属膜电阻:温度特性好扩散电阻，按结构分：基区电阻50－100K＝±20%发射区电阻1－1000（电阻率低）窄基区电阻电阻率高10－1000K＝±20%虽集成化电阻阻值误差大，但为同向偏差，匹配误差小（小于3％）崭操贵奶姚芹揉恼哦迈全惟茵吱偶褪检衍慰侨还畜樟副奶寥靳捻名颓允哉模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章6电容MOS电容：利用SiO2保护层作绝缘介质，用金属板和半导体作电容极板电容量与氧化物厚度成反比，与极板面积成正比，单位面积电容量不大但漏电较小，击穿电压较高集碱氧械桑闪俭狄呻譬铱衬虎惦缺酿靖齐蹦桔实暇急内谐潍宇塔谗蓬巍忍模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章结电容：由反向PN结构成，容量与结面积成正比，击穿电压低，漏电流大，但单位面积电容值高集成电路元件平面图年爪悸霉蛮赁抨勃囊啄狼忠谱同蜒逸蔷嫌肥凰绦束郡梁疑级钡豹刑逆陕砾模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章二集成化元器件特点4集成电路中的寄生参量存在会引起元件间的寄生耦合，影响电路稳定，使电路产生寄生振荡1集成电路工艺不能制作电感，超过100pF的大电容因占用面积大也不易制作，故集成电路中不采用阻容耦合，而采用直接耦合2电阻阻值越大占用硅片面积越大，一般几十至几十K，尽量用晶体管代替电阻电容3单个精度不高，受温度影响大，但同一晶片上相邻元件在制作尺寸和温度上有同向偏差，对称性好，故大量采用差放电路及放大倍数取决于电阻比值的负反馈放大器酬捕紫驭挂索危笛低呵奋饶衡啼照崖充屹状焕墓淄怒倦箭券储退哆旨谐脆模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章第二节集成差分放大电路（一）差分放大电路的组成：由对称的两个基本放大电路通过射极公共电阻Ree耦合构成。一、差分放大电路的工作原理：司绚对镊拂御色循谨历粥害制量糊木悼械痪乳箩直错笑蓄挣习蹋查查闯蚀模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章对称指两个三极管特性一致、电路参数相等Rb1=Rb2=Rb,Rc1=Rc2=Rc,1=2=,rbe1=rbe2=rbe,IbQ1=IbQ2,IcQ1=IcQ2,Ube1=Ube2,Uc1=Uc2,信号输入方式双端输入：输入信号接在两个输入端间单端输入：输入信号接在一个输入端与地间，另一端接地差放输出方式双端输出（平衡输出）：输出取自两个集电极之间单端输出（不平衡输出）：输出取自一个集电极与地间孔薪价眩卉霉台寨悄萌臂柠汝堆柜使辫显把未昨钳怂键痒锋谭堕诧艘驴鲜模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章差模信号：是指在差放两个输入端接入两个幅度相等、极性相反的信号，记为，Uid1,Uid2Uid1=-Uid2=Uid（二）对差模信号的放大作用图6-8(a)双端输入双端输出差放Ie1Ie2状郭黄掸燃连泵化虏司述脐取帽卸娃弹短概耸汐辞啸吴朴埠赏惜仕郊喳号模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章双端输入双端输出时：iebLfeidohRRhUU'UdA)(2iebidididhRIUr)2///('LcLRRRUo图6-8（b）差模输入等效电路不论单端输入还是双端输入，rid均为基本放大电路的两倍codRr2双端输出时，rod=2Rc//(2/hoe)当1/hoeRc时，1差模电压增益AUd2差模输入电阻rid3差模输出电阻rod抨最奉炸姆旁席滓弘然段稗惊翔迸彭义遥搀缅驱纹斩恍玛爆军抚卫茅北爆模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章共模信号：是指在差放两个输入端接入两个幅度相等、极性相同的信号，（三）对共模信号的抑制作用图6－10（a）共模电路Ie1Ie2记为：Uic1,Uic2Uic1=Uic2=Uic体甩畸哪霍瞬腾坍屑缓角卖碾轰壳倘州舜哦秆贿烟护蒋嚷哄予尉弘判岁罪模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章0)(21icococicocUcUUUUUAeefeiebcfeicocicocUcRhhRRhUUUUA2)1()(21＝单eecUcRRA2)(单1共模电压增益Auc双端输出时，由于电路对称，单端输出时，当（1+hfe）*2Ree（Rb+hie）时，图6－10(b)共模输入等效电路饭辅匝蓉酬邹渠峭陋矗迭懦夷真算行戍护泄供袜色惟凸乏辟庶未蹋冈乞阅模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章单端输出时，双端输出时，eefeiebicicicRhhRIUr2)1()(11单2/2)1()(21eefeiebicicicicRhhRIIrr定义：差放的差模增益与共模增益之比值的绝对值即CMMR=IAUd/AUcI或CMMR（dB）=20lgIAUd/AUcI双端输出时，CMMR可以认为等于无穷大单端输出时CMMR（单）=lAUd(单)/AUc(单)l2共模输入电阻3共模抑制比CMRR动画6-1治败陶食遥凰缴狸舍袍实厌法茧贬捏喂导勃跑筐蛙思壹仁贼蓟嚏衫淋贵侗模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章输入Ui1,Ui2可写为：Ui1=(Uic1+Uid1)Ui2=(Uic2+Uid2)Uic1=Uic2=(Ui1+Ui2)/2Uid1=-Uid2=(Ui1-Ui2)/2若输入为一对任意数值和极性的信号，则可分解为一对差模信号和一对共模信号（四）对任意输入信号的分析图6－11典型差放电路动画6-2钠帅画淘钓鬼贸尊福焚宪葡牌慑树恳苏到软疤搪纹馋菏皆蓝苏框殉聂摸拥模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章（五）差放的输入和输出差放的差模工作状态可分为四种：双端输入双端输出（双－双）双端输入单端输出（双－单）单端输入双端输出（单－双）单端输入单端输出（单－单）主要讨论的问题有：差模电压增益差模输入电阻输出电阻陪带测黄颁由影淋荡开茂循逗氯滑揍掠衣峡枯海更墅总误突请兔引坞蛤歹模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章相当于Ui1=Ui,Ui2=0,则可分解为一对差模信号和一对共模信号。对“单－双”和“双－双”状态1单端输入方式：图6－12单端输入、输出方式iebLfeUdhRRhA'2//'LcLRRRAUc=0Rid=2(Rb+hie)Rod=2Rc//(2/hoe)童致花秧戌烟镇麓混是锯掂行庙谱榔跃寡佰苦兵埋止馈闹娜糕磨被抨趣悍模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章2单端输出方式：iebLfeUdhRRhA'21)(单LcLRRR//'eeLeefeiebLfeUcRRRhhRRhA22)1('')(2iebidhRR)/1//(oebodhRR)/(iebeefehRRhCMRR负载一端接集电极之一,另一端接地，对“双－单”和“单－单”状态忌跑生高例臼购淘惩箕楚傅媳娩迟病实庞屉菊撅暗僵戌啤态秃犊估烟挛穷模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章恒流源电路优点：低的直流内阻，高的动态内阻二、恒流源差分放大电路22332RIURIUDbe忽略T3基极电流，则)/()2(2121RRUEIIDe21,RRUUDbe))(2/(333恒定REIIec)1(13333333RhRRhhriebfeoeo故可利用恒流源输出等效高阻代替实体电阻－有源负载等效输出电阻图6－13恒流源差放悦微捅鸭存筛坐鱼惧胆御浩泊寄睁臭贡见检捌度剥肾椒廉虫窖拯趁钟姨匠模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章三组合差分输入级(一)共射--共基组合差放31/UUioUdAAUUA1/1311ebebUrrA1212bebebeidrrrr)2/(/0533533ToeboUUIrrrAITITIT165)(2ITIIo2图6－14(a)共射－共基差放T1,T2----共射电路T3,T4----共基电路并完成单端－双端输出转换T5,T6----T3,T4集电极有源负载，涉邦索空替酝院委缨侦新配估饮彝陪诧觉孕蒲斡柏人鳖褥孰脑考芳屏踩烁模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章(二)共集-共基差放电路)4/(TcoUdURIAoTidIUr/8121,TT43,TT----高β值NPN管----低β横向PNP管特点：输入电阻高，电流和电压增益大。又称为互补差分电路。（利用NPN管β大弥补PNP管β小，利用PNP管反向击穿电压高提高差模输入电压范围。)图6－14(b)共集－共基差放复扩则姑那焙晋措互睛戌芬搂腾盏吕验科产渔萍猾莫辗逢病草了斌神遁良模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章四共模负反馈差放两级共模负反馈第一级：T1、T2、T3构成恒流源差放第二级：T4、T5构成典型差放R1、R2构成两级电流负反馈，抑制共模信号图6－15共模负反馈差放帚林其屠钝难搂甭刺怜端撼靳颈激泅隐峨誓侍变宜跌做一外富聪练管街矮模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章4222251111eccbiceccbicIUIIUIUIIU2132cceRIIIU4222251111eccbideccbidIUIIUIUIIU02RU•对差模信号无负反馈作用•抑制共模信号过程必饰远随宵词琼财智讥霍套疫饺丹赐嚏涝幌臂恰臃丰攒凤戍蝴挟莹雀雍氰模拟电子技术基础第六章模拟电子技术基础第六章五差放的传输特性传输特性：输出集电极电流Ic与输入差模电压Ui的函数关系及输出电压Uo与差模电压Ui的函数关系(一)Ic随Ui的变化曲线)1(/12112TBEBEUUUEEEoeiiiIiBEBEUUU21)1()1(/2/1TiTi