《模拟电子电路及技术基础》课件有源负载.ppt

1、话说话说“有源负载有源负载”问题的提出问题的提出矛盾矛盾(一一)“有源负载有源负载”概念概念我们知道晶体管集电极我们知道晶体管集电极(或场效应管漏极或场效应管漏极)的输出电阻的输出电阻rce(rds)是很大的是很大的,而其电流及电源电压只要保证工作在放大区即可而其电流及电源电压只要保证工作在放大区即可.解决方案解决方案:用恒流源电路代替负载电阻用恒流源电路代替负载电阻RCT1T1T1有源负载有源负载共射放大器共射放大器电阻负载电阻负载共射放大器共射放大器PNP 负载管负载管镜像电流源镜像电流源PNP 负载管负载管NPN 放大管放大管NPN 放大管放大管话说话说“有源负载有源负载”话说话说“有源

2、负载有源负载”F007密勒补偿电容密勒补偿电容(30PF)占的硅片面积占的硅片面积39K电阻占的电阻占的硅片面积硅片面积一个晶体管占一个晶体管占的硅片面积的硅片面积在集成电路中在集成电路中,晶体管所占硅片面积远小于电阻电容晶体管所占硅片面积远小于电阻电容所占硅片面积所占硅片面积,所以尽量少做电阻电容所以尽量少做电阻电容,多做管子多做管子.(二二)“有源负载有源负载”放大器分析放大器分析双极型单管有源负载共射放大器双极型单管有源负载共射放大器,CCBEQCQCREFOcerUUIIIRrR特别指出特别指出:在有源在有源负载电路中负载电路中,一定一定要使负载电阻要使负载电阻RL大大,即要求下一级即

3、要求下一级输入电阻大输入电阻大,否则否则用有源负载没有用有源负载没有意义意义!话说话说“有源负载有源负载”(二二)“有源负载有源负载”放大器分析放大器分析双极型有源负载差分放大器双极型有源负载差分放大器恒流源恒流源负载负载直流分量直流分量:1342,02C QC QC QC QOQIIIIII交流分量交流分量:话说话说“有源负载有源负载”场效应管有源负载共源放大器场效应管有源负载共源放大器1.带增强型带增强型NMOS负载管的共源放大器负载管的共源放大器(E-E型型)1111122222/1(/)/OmumdsdsimmUgWLAgrrUggWL 结论结论:E-E型电路增益很小型电路增益很小,且

4、且V2管管的的UBS2=-UO0,若计入若计入V2管的背栅管的背栅跨导跨导gmb2,则增益更小则增益更小,一般一般Au1000,且且功耗小功耗小,可与可与数字工艺兼容数字工艺兼容,是数模混合集是数模混合集成电路的主流成电路的主流电路与工艺电路与工艺,应应用十分广泛用十分广泛.一对一对NMOS管为差分对管为差分对管管,PMOS管管为为有源有源负载负载管管,T5管提供管提供偏置电流及偏置电流及共模负模负反馈馈.恒流源负载恒流源负载4.CMOS差分电路的信号放大性能分析差分电路的信号放大性能分析注意注意:此处忽略了此处忽略了T1 T2背栅跨导的影向背栅跨导的影向4.CMOS差分电路的信号放大性能分析

5、差分电路的信号放大性能分析(2)共模电压增益共模电压增益12iiicuu=u所以所以,共模输出电压共模输出电压uoc=0,共模电压增益共模电压增益Auc=0,共模抑制比共模抑制比KCMR=结论结论 CMOS差分电路虽然为单端输出差分电路虽然为单端输出,但差模增益但差模增益及及共模抑制共模抑制比与双端输出相同比与双端输出相同,这这称为恒流源称为恒流源有源负载的有源负载的”单端化单端化”功能功能.因为因为负载管为负载管为PMOS,衬底可直接接源极衬底可直接接源极,可消除背栅效应可消除背栅效应,在集成电路在集成电路中十分方便中十分方便,故故CMOS差分电路在差分电路在集成电路中应用极广集成电路中应用

6、极广.话说话说“有源负载有源负载”有源负载共集电路有源负载共集电路共集放大管共集放大管单管恒流源做发射单管恒流源做发射极有源极有源.负载负载.5 有源负载在集成电路中的应用有源负载在集成电路中的应用(1)LM741输入级输入级共集输入差分对共集输入差分对共基差分对共基差分对有源集电极有源集电极负载负载(改进型镜像改进型镜像电流源电流源)有源集载有源集载共集共基共集共基差分电路差分电路(2)LM741中间级中间级有源集电极负载有源集电极负载(镜像电流源镜像电流源)复合放大管复合放大管有源集电极负有源集电极负载共射放大器载共射放大器两级放大倍数两级放大倍数高达高达100dB5 有源负载在集成电路中

7、的应用有源负载在集成电路中的应用(3)CMOS有源负载运算放大器有源负载运算放大器UO1第一级差分放大第一级差分放大对管对管(P沟道共源沟道共源)有源集电极负有源集电极负载载(N沟道沟道)第二级放大管第二级放大管(N沟道共源沟道共源)第二级负载管第二级负载管(P沟道沟道)镜像电流源镜像电流源偏罟电路偏罟电路5G14573,所有管子为增强型所有管子为增强型MOS管管,所标数字为管子尺寸宽长比所标数字为管子尺寸宽长比W/L放大管的输出端放大管的输出端必须接有源负载管必须接有源负载管的集电极或漏极的集电极或漏极,利用其输出电阻大利用其输出电阻大的原理的原理(rce或或rds)谢谢收看和听讲谢谢收看和听讲,欢迎下次再相见欢迎下次再相见!话说话说“有源负载有源负载”