西安电子科技大学出版社：高等学校电子信息类系列教材《模拟电子技术基础》课程电子教案（PPT课件讲稿）第8章 现代模拟集成电路技术

第8章现代模拟集成电路技术 第8章现代模拟集成电路技术 8-1模拟集成电路设计—电流模法 8-2电流反馈型集成运算放大器 8-3开关电流—数字工艺的模拟集成技术 8-4跨导运算放大器(OTA及其应用 8-5在系统可编程模拟器件( IspAT 原理及其软件平台

第8章 现代模拟集成电路技术 第8章 现代模拟集成电路技术 8—1 模拟集成电路设计——电流模法 8—2 电流反馈型集成运算放大器 8—3 开关电流——数字工艺的模拟集成技术 8—4 跨导运算放大器(OTA)及其应用 8—5 在系统可编程模拟器件(ispPAC) 原理及其软件平台

第8现代模拟集成电路技术 81模拟集成电路设计—电流模法 81-1电流模法的特点及原理 传统电路都是以电压作为输入、输出和信息传输 的参量,我们称之为“电压模”或“电压型”电路。 由于极间电容和分布电容的客观存在,此类电路的工 作速度不可能很高,工作电压及功耗也不可能很低

第8章 现代模拟集成电路技术 8—1 模拟集成电路设计——电流模法 8—1—1电流模法的特点及原理 传统电路都是以电压作为输入、输出和信息传输 的参量，我们称之为“电压模”或“电压型”电路。 由于极间电容和分布电容的客观存在，此类电路的工 作速度不可能很高，工作电压及功耗也不可能很低

第8章现代模拟集成电路技术 所谓“电流模”电路是以电流作为输入、输出以 及信息传输的主要参数的,电路中除晶体管的结电压 l1有微小变化外,无别的电压参量,因此其工作速度 很高(S>2000V/和s),而电源电压很低(可低至33V或 1.5V),而且具有动态范围宽、非线性失真小、温度稳 定性好、抗干扰和噪声能力强等优点。电流模技术与 互补双极工艺(CB工艺)相结合,已成为当今宽带高速 模拟集成电路设计的支柱技术

第8章 现代模拟集成电路技术 所谓“电流模”电路是以电流作为输入、输出以 及信息传输的主要参数的，电路中除晶体管的结电压 uBE有微小变化外，无别的电压参量，因此其工作速度 很高(SR＞2000V/μs)，而电源电压很低(可低至3.3V或 1.5V)，而且具有动态范围宽、非线性失真小、温度稳 定性好、抗干扰和噪声能力强等优点。电流模技术与 互补双极工艺(CB工艺)相结合，已成为当今宽带高速 模拟集成电路设计的支柱技术

第8现代模拟集成电路技术 、跨导线性原理 双极型晶体管的电流i和发射结电压ε互为因果 关系,即 BE (8—1) BE T (8—2) 其跨导gn为 BE U e (8-3) BE

第8章 现代模拟集成电路技术 一、跨导线性原理 双极型晶体管的电流iC和发射结电压uBE互为因果 关系，即 S C BE T U u C S I i u U i I e T BE = ln = (8—1) (8—2) 其跨导gm为 T C T U u S B E C m U I U I e du di g T BE = = = (8—3)

第8章现代模拟集成电路技术 跨导线性环(TL)原理 有n个正向偏置的发射结vg构成一个闭合环路(如 图8-1所示,n为偶数)。其中顺时针(CW)数等于逆 时针(CW)g数,即 BEj/cw BEj/cCw (8-4) U,In cw=U In)ccw(8-5) C cw ccw (8—6

第8章 现代模拟集成电路技术 二、跨导线性环(TL)原理 有n个正向偏置的发射结uBE构成一个闭合环路(如 图8—1所示，n为偶数)。其中顺时针(CW)uBE数等于逆 时针(CCW)uBE数，即       = = = = = = = = = / 2 1 / 2 1 / 2 1 / 2 1 / 2 1 / 2 1 ( ) ( ) ( ln ) ( ln ) ( ) ( ) n j CCW S j Cj n j CW S j Cj CCW S j Cj n j CW T S j C n j T CCW n j CW BEj n j BEj I I I I I I U I I U u u (8—4) (8—5) (8—6)

第8章现代模拟集成电路技术 × × BE2 BEl × BE4 BE3 图8-1简化的跨导线性环原理图

第8章 现代模拟集成电路技术 uBE1 ＋ － ＋ uBE3 － uBE4 ＋ － ＋ － uBE2 I b I d I a I c 图8—1简化的跨导线性环原理图

第8现代模拟集成电路技术 因为反向饱和电流/等于发射区面积A1与饱和电流 密度的乘积: S=4 (8-7) C cw CCw(8-8) 得到一个最简洁的关系式: 人CW (I 人CW (8-9)

第8章 现代模拟集成电路技术 因为反向饱和电流ISj等于发射区面积Aj与饱和电流 密度JSj的乘积： CCW n j CW Cj n j Cj CCW n j j Cj CW n j j Cj S j j S j I I A I A I I A J ( ) ( ) ( ) ( ) / 2 1 / 2 1 / 2 1 / 2 1     = = = = = = = (8—7) (8—8) (8—9) 得到一个最简洁的关系式：

第8章现代模拟集成电路技术 从此,跨导线性环原理可描述为: 在一个由偶数个(n)正向偏置结构成的闭合环路中, 若顺时针结数等于逆时针结数,则顺时针方向的电流 密度之积等于逆时针方向的电流密度之积 式(8-8)可改写为 I IA(810 Cn cn 引入面积比系数λ, C (8-11) CcW ∏=I4 (8-12) cw CCw

第8章 现代模拟集成电路技术 从此，跨导线性环原理可描述为： 在一个由偶数个(n)正向偏置结构成的闭合环路中， 若顺时针结数等于逆时针结数，则顺时针方向的电流 密度之积等于逆时针方向的电流密度之积。 式(8—8)可改写为         CCW Cj CW Cj CCW j CW j Cj CW CCW j Cj CW j A A A A I A I A   = = = 1 1 (8—10) (8—11) (8—12) 引入面积比系数λ

第8章现代模拟集成电路技术 8-1-2跨导线性环—电流模电路举例 互补跟随输出级 互补跟随输出级电路如图8-2所示。由图可见,V、 V2、V3和V组成一个跨导线性环。设各管发射区面积 相等,即A1=A2=43=A4,则有 C1 C2 (8-13) 若负载电流i=0,则 C2 (8-1 可见,静态工作电流等于偏置电流l 若负载电流i0,则 C2

第8章 现代模拟集成电路技术 8—1—2 跨导线性环——电流模电路举例 一、互补跟随输出级 互补跟随输出级电路如图8—2所示。由图可见，V1、 V2、V3和V4组成一个跨导线性环。设各管发射区面积 相等，即A1 =A2 =A3 =A4 ,则有 C C B B C C i i I I i i = = =  1 2 1 2 2 若负载电流iL =0,则 可见，静态工作电流等于偏置电流IB。 若负载电流iL≠0,则 C C CL i = i + i 2 1 (8—13) (8—14)

第8现代模拟集成电路技术 CC Cl TI环 V 2 图82互补跟随输出级

第8章 现代模拟集成电路技术 UCC － UEE I B I B V3 V4 T L环 V1 V2 RL iL i C1 i C2 图8—2互补跟随输出级