《模拟集成电路》PPT课件

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1、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硅片上的管芯集成电路的封装(a)双列直插式(b)圆壳式二集成化元、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

2、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(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3多发射极管和多集电极管4二极管晶体管制作时，只要开路或短路某一PN结即得：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

3、电阻阻值误差大，但为同向偏差，匹配误差小（小于3％）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

4、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：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

5、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双端输入双端输出时：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双端输出时，rod=2Rc//(2/hoe)当1/hoe>>Rc时，1差模电压增益AUd2差模输入电阻rid3差模输出电阻rod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

6、的抑制作用图6－10（a）共模电路Ie1Ie2记为：Uic1,Uic2Uic1=Uic2=Uic1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)共模输入等效电路单端输出时，双端输出时，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输入Ui1,Ui2可写为：Ui1=(Uic1+Uid1)Ui2=(Uic2+Ui

7、d2)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（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