模拟电子电路基础第11章概要.ppt

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1、11.1基本要求及重点、难点11.2习题类型分析及例题精解11.3习题解答第十一章模拟集成电路设计新技术(1)了解电流模法的原理、特点及其分析、计算。(2)了解电流反馈型集成运算放大器的基本特性和典型电路分析。(3)了解开关电容网络的原理及其分析、计算。11.1基本要求及重点、难点本章的主要内容包括：(1)“电流模”的概念、跨导线性环的含义与应用。(2)电流反馈放大器的特点：　同相输入端为高阻、反相输入端为低阻，核心是一个互阻放大器；其闭环带宽取决于相位补偿电容与反馈电阻的乘积，在改变增益大小的同时可保持一个恒定的带宽；其输入、输出各为一个跨导线性环。电流反馈放

2、大器的压摆率很高，可用于高速、宽带的信号处理。11.2习题类型分析及例题精解(3)开关电容网络是一个时间离散而幅度不量化的取样数据系统，其主要成分为MOS开关、MOS运放和MOS电容。用电容与开关构成等效电阻，其积分器的传递函数与取样频率以及电容比有关，故精度可以做得比较高。因为时间是离散的，所以可用差分方程及Z变换来表述和分析。(4)开关电流网络也是一种取样数据系统，由MOS管、电流源和MOS开关组成，其中MOS电容就是MOS管子的Cgs，是自然存在的，不需专门制作，也不参与运算；仅仅起电荷存储作用。这一点与开关电容网络大不相同。在开关电容网络中，电容是参与运

3、算的关键元件，不仅要求采用线性电容，还要求采用浮地电容，所以不能与数字电路兼容。而开关电流网络在工艺上则完全与数字工艺兼容。(5)跨导运算放大器(OTA)是运算放大器的一种，其核心思想是运放的输出电流与输入差模电压成正比。跨导放大器在放大、振荡、滤波、A/D、D/A电路中均有广泛应用。　　本章只要求了解(1)~(3)的内容即可，(4)~(5)不作要求。11-1电路如图P11-1所示。设各管发射区面积相等(λ=1)，且β>>1，试用跨导线性环(TL)原理求解io=f(ix,iy,iz)的表达式，并指出电路所实现的功能。11.3习题解答图P11-1解(1)图(a)

4、所示电路中V1~V4构成TL环。图中(iC2·iC4)CW=(iC1·iC3)CCW其中iC2=ix，iC4=io，iC1=iz，iC3=iy所以(实现乘除功能)(2)图(b)所示电路中(iC3·iC4)CW=(iC2·iC1)CCW其中iC3=iy，iC4=io,iC1=iC2=ix所以(实现平方与相除功能)(3)图(c)所示电路中(iC3·iC4)CW=(iC1·iC2)CCW其中iC3=iC4=io,iC2=iy,iC1=ix所以(实现相乘和开方功能)11-2电路如图P11-2所示。设λ=1,β>>1，求io的表达式，并说明电路的功能。图P11-2解(1)

5、图(a)所示电路中，iC7=iC3+iC4=io。　　环1：V5-V6-V7-V4，其中iC5=iC6=iy，所以有(iC5·iC6)CW=(iC7·iC4)CCW故环2：V3-V7-V2-V1，且iC2=iC1=ix，所以有(iC3·iC7)CW=(iC2·iC1)CCW故又所以　　　　　　　，实现矢量模的运算。(2)图(b)所示电路中，有两个TL环。　　环1：iC3·iC7=iC1·iC2=(1+X)2I2环2：iC4·iC4=iC5·iC6=(1－X)2I2又有iC3+iC4=2I所以输出电流为io=I－iC7=I－(1+X2)I=－X2I该电路实现了

6、平方运算，其中XI表示信号，X是范围为－1~+1的无量纲调制指数。11-3图P11-3为电流反馈运算放大器AD811构成的反相比例放大器，求闭环增益Auf及上限频率fH(设CT=5pF)。图P11-3解(1)闭环增益(2)上限频率为11-4试比较开关电容网络与开关电流网络的异同点。　　解(1)开关电容网络与开关电流网络的共同点：·二者同属于“取样数据系统”，信号的时间是离散的，但幅度是连续的(不量化)。·二者都用MOS开关，故瞬态噪声或尖峰干扰都比较　大。·因为时间是离散的，所以系统可在Z域分析，且可用差分方程来描述。系统性能与取样时钟频率有关。一般要求时钟频

7、率fc远大于信号的最高频率分量。(2)开关电容网络与开关电流网络的不同点：·开关电容网络主要由MOS开关、MOS运放和MOS电容组成。用开关和电容模拟电阻，电容参与运算，且要求有线性的、甚至于有线性浮地电容，占用硅面积大，与数字工艺不兼容，难以用VLSI实现。开关电容网络的工作频率受MOS运放和电容存储电荷和转移电荷的限制，一般工作频率仅限于几十千赫兹的音频范围。·开关电流网络在电流域处理信号，大量应用电流源电路，整个运算是按时钟节拍的电流的加减和比例运算，不需要专门做电容，完全与标准的数字CMOS工艺兼容，工艺简单，工作速度快，动态范围大，有许多潜在的优势。1

8、1-5开关电流延迟电路如