《模拟电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 模拟集成基本单元电路（3.1）集成电路（IC）中的电流源

第三章模拟集成基本单元电路 §31集成电路(c)中的电流源 §32带电流源(恒流源)的放大电路 §33差动(差分)放大电路的特性与分析 S34乙类推拍输出级电路与功率放大器 返回

第三章 模拟集成基本单元电路 §3.1 集成电路（IC）中的电流源 §3.2 带电流源（恒流源）的放大电路 §3.3 差动（差分）放大电路的特性与分析 §3.4 乙类推挽输出级电路与功率放大器 返回

§3.1集成电路(c)中的电流源 3.1.1BJT参数的温度特性 312主要镜像电流源 返回

§3.1 集成电路（IC）中的电流源 3.1 .1 BJT参数的温度特性 3.1.2 主要镜像电流源 返回

3.1.1BJT参数的温度特性 C T个→基区扩散速度→复合→>方 G 0B=(0.5-1)/|c0 aT 2 CBO T↑少子浓度→l→1m=(1+B)l CE CBO T)=lcBo(T×2 即增加一倍/10° B B 3 UBE 个↑→禁带宽崽→>PN结接触电位→U AU ≈2.InV AT BE 休息1休息2 返回

· i C IC G F · Q/ i C · Q IC UCE G F 1. β T →基区扩散速度 →复合 →β ( ) 0 0.5 1 c T   = −   2. ICBO T → 少子浓度 →I CB0 →I CE0=（1+β）I CB0 ICBO(T)= ICBO(T0 ) 1 0 T T0 2 −  即增加一倍／100 3 UBE T → 禁带宽度 → PN 结接触电位 → UBE 0 BT c 2.1mV T U    B UBE IB · Q i B A Q/ · 3.1 .1 BJT参数的温度特性 休息1 休息2 返回

3.1.1BJT参数的温度特性 4.BJT参数的温度特性对放大器工作点的影响 G 一般有: 放大器 输入直流负载线 T个 外电路元件输出直流负载线 不变 B个→输出特性曲线间距拉大a lca个LcE。↑>输出特性曲线上移 va输入特性曲线左移a 休息1 休息2 为了稳定放大电路中工作点Q的稳定性,在集成电路中多采用镜像电流源 等电路来实现偏置,能使放大电路的工作不随温度、负载及电源的变化而变化。 返回

4 . BJT 参数的温度特性对放大器工作点的影响 一般有： 为了稳定放大电路中工作点 Q 的稳定性，在集成电路中多采用镜像电流源 等电路来实现偏置，能使放大电路的工作不随温度、负载及电源的变化而变化。 β → 输出特性曲线间距拉大 → Q ICBO → I CEO  → 输出特性曲线上移 → Q VBE  → 输入特性曲线左移 → Q 对 放大器 输入直流负载线 外电路元件 输出直流负载线 T 不变 休息2 休息1 · i C IC G F · Q/ i C · Q IC UCE G F 3.1 .1 BJT参数的温度特性 返回

3.12主要镜像电流源 1.基本镜像电流源: C (1)电路结构: T1和T2为NPN型对管,要求对称(匹配) 即:rls=lx=ls BI B=B2=B BEI UBEUBE 电路仿真 为参考电路确定参考电流I T2:提供稳定的偏置电流I2 即:为放大电路提供稳定的偏置电流 返回休息1休息2

EC 3.1.2 主要镜像电流源 １． 基本镜像电流源： (1)电路结构： + UBE — IR IC1 IC2 I IB2 B1 A：T1 和 T2 为 NPN 型对管，要求对称（匹配） 即： IS1=IS2=IS β1=β2=β UBE1= UBE2=UBE IB1= IB2= IB ， T1：为参考电路 ,确定参考电流 IR T2：提供稳定的偏置电流 IC2 即：为放大电路提供稳定的偏置电流 I C2 电路仿真 返回 休息1 休息2

主要镜像电流源 1.基本镜像电流源: (2)电路分析: C 因为UBEr=UBE2=UBE,IBr=IB2=IB 2 所以Icr=lc2=sexp BI 又因为IR=l+2=l1+ B+2 B B 当B>>1的:IC2IR 而IR BE E R R 返回休息1休息2

EC 因 为 UBE1= UBE2= UBE ,IB1=IB2=IB 所 以 IC1=IC2=IS exp T BE U U 又因为         + =        = + = +    2 I 2 I I 2I I 1 R C1 B C1 C1 ( )         + = +  = = 2 I 2 I I I R R C 1 C 2     当β>>1 时: IC2  IR 而 R E R E U I C B E C R  − = 二 主要镜像电流源 １． 基本镜像电流源： （2）电路分析： + UBE — IR IC1 IC2 2IB I IB2 B1 返回 休息1 休息2

1基本镜像电流源: C (3)讨论 21 (4)电流源的输出电阻 4输出电阻等于T2管的输出电阻 相对较小(U/4为 Early电压,较大) (5)UCEr=UBE≠UlCE2 T1和T2工作状态不对称 C2 C(n+1 (n+1)l T2 T4 Tn+1) 休息1休息2返回

1 基本镜像电流源： EC （3）讨论 ⅰ: I C2 I R 镜像关系 ⅱ: R E I C R  参考电流与晶体管参数无关，稳定 ⅲ： 另外， I R -IC2=2IB 存在误差 ∴相对误差=  2 I I I 2 2 C R C = − ∴ 当β较小时,带动多个输出电流时, (例如 n 个), 绝对误差为(n+1)IB , n 个输出电流时的 相对误差= (n+1) /β + UBE — IR IC1 IC2 2IB I IB2 B1 (4)电流源的输出电阻 r0=rce2= C2 A I U 输出电阻等于 T2管的输出电阻， 相对较小（UA为 Early 电压，较大） (5)UCE1=UBE≠UCE2 T1和 T2工作状态不对称 ro IC4 IR IC3 IC（n+1） IC2 （n+1）IB 休息1 休息2 IC2 IC3 IC4 IC（n+1） 返回

2.精密镜像电流源 (1)电路结构: 用T3代替了基本电流源电路中的短路线 R (2)电路分析: 同理有:UBEr=UBE2=UBE CI BE I=(2Is即Ur BE 而 ,CI IB3=CI1+B 十 E3 Ipi+B2 电路仿真 1+B3 21 十 B=L1+ 1+ R 1+B3 1+B B+B T2 CI 1+ p(+B 棋其中:B=B2=B=日,注意:I=C2) 休息1休息2 返回

EC 2．精密镜像电流源 （1） 电路结构： 用 T3代替了基本电流源电路中的短路线 (2) 电路分析： 同理有：UBE1=UBE2=UBE ∴ IC1=IC2=IS exp T BE U U ( )         + = +         + = +           + = + + = +        1 2 I 1 2 I 1 1 2 I 1 1 2I I C1 C1 2 C1 3 B C1 ∴ ( ) R R C1 I 1 2 1 I I  + + =   而， 3 B1 B2 c1 E3 R C1 B3 C1 1 I I I 1 I I I I I  + + = + + = + = + (其中：β1 =β2 =β3 =β, 注意：IC1=IC2 ) + UBE — IR IC1 IC2 I IB2 B1 IE3 I B3 电路仿真 休息1 休息2 EC 返回

二主要镜像电流源 E 2.精密镜像电流源 (3)讨论:iIc2 R R C2 2 BE3HE3 C2 B(1+B) UCEIT1 T2 精度提高了约β倍 BE2 (4)输出电阻 ra=4较小,易受负载波动的影响。 Ear小 n (s) CE=UBE+BE2≠UcE→lc=lsep CE 效应 U BE1+UA T ∴lc1≠lC2会产生误差 休息1休息2返回

EC + UBE — IR IC1 IC2 I I B2 B1 IE3 I B3 二 主要镜像电流源 2．精密镜像电流源 (3) 讨论： i: C 2 R I  I ii:  ( +  ) = − 1 2 I I I C 2 R C 2 精度提高了约β倍 (4) 输出电阻 C 2 A ce I U r = 较小，易受负载波动的影响。 (5)         = +   = + A CE T BE C S Early CE1 BE3 BE2 CE2 U U 1 U U U U U U I I exp 效 应 ∴ C 1 C 2 I  I 会产生误差 ro + UCE1 - UBE3 UBE2 休息1 休息2 返回

主要镜像电流源 3.高输出阻抗串接镜像电流源 E (1)电路结构:由两个基本电流源电略串接而成。| 2I (2)电路分析:1n=EC=20m R BEl T4 R β+2 BE3 (3)rn忽略 2 2 电路仿真 考虑ru2r≈0.5Brm2 由于T4动态电阻r4引入了强电流负反馈使 输出电阻r增加β倍,抗负载波动的能力强 休息1体息2返回

EC 二 主要镜像电流源 3． 高输出阻抗串接镜像电流源 (1) 电路结构：由两个基本电流源电路串接而成。 (2) 电路分析： R E 2U I C BE R − =         + = − = 2 I I 2 I I C 2 R B R   (3) r0 忽略 rμ2 : r0≈β2 rce2 考虑 rμ2 : r0≈0.5β2 rce2 由于 T4动态电阻 rce4引入了强电流负反馈使 输出电阻 ro增加β倍，抗负载波动的能力强。 IC1 IR IC2 2I B ro UBE1 UBE3 电路仿真 休息1 休息2 返回