双极型模拟集成电路(精)
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一种用于电源芯片的双极型LDO电路设计何颖;屠莉敏【摘要】The thesis analyzes the operation theory of the linear regulator. The architecture is designed. At the same time, the design specification is made. The stability of the system is discussed by analyzing small signal model. And according to the theory of stability,the compensatory method of capacitance feedback is used to ensure the system operate steadily. Finally, all the modules and the whole system have been simulated by the tools of Spectre under the environment of Cadence. Experimental results show that the output voltage of the system designed is about 9 V and 6 V at normal condition.%论文主要介绍一种用于DC/DC电源芯片内部LDO电路,电路采用双极工艺设计,主要为芯片内部提供稳定电压,同时也可以向外部输出。
首先论述了线性稳压电源的基本原理,以此为基础对系统设计进行整体考虑,构建了系统整体架构,并制定了电路的设计指标。
然后,利用小信号分析的方法对系统稳定性进行了分析讨论,根据系统稳定性原理,采用电容反馈补偿措施以确保系统稳定可靠。
最后,借助Cadence Spectre仿真软件完成仿真验证。
高级模拟集成电路设计(Analog Design Essentials)2009年9月11日唐长文副教授zwtang@/Courses.htm复旦大学/微电子学系/射频集成电路设计研究小组版权©2009,版权所有,侵犯必究MOST与双极性晶体管模型的比较SIA线路图在深亚微米工艺下模拟设计的挑战Ref.: SNUG2004, San JoseISSCC 2009论文分布情况51015202530≥35025018013090654532Analog/RF Digital符号说明MOST版图MOST版图:C ox DMOST版图:C ox DN阱CMOS工艺多晶硅栅n-well N p-sub,n pmos>n nmos!栅氧MOST的I DS GS DS目录MOST的V DS DSMOST的参数、KP、C oxLLBS目录MOST I DS GSMOST的小信号模型:g m DSDS VTmMOST的小信号模型:r DSMOST单管增益A V0.2 V、高增益设计用三个单管串联的结构,实现总增益为10,000的三级放大器。
使用先进的65 nm CMOS 工艺( ),求最小栅长。
例:单管放大器En 4 V/μm V =GS T 0.2 V V V −=pMOST的小信号模型MOST的小信号模型: g m mbd ivBS目录I DS m GSm GSwi与si转换点电压V GStGStwi与si的转换点wi与si转换点的能效比g m/I DSwi与si平滑过渡的EKV模型wi与si转换点电流I DStV GS -V T 0 mV 80 mV200 mV500 mV 0.52850弱反型区强反型区中度反型区1010010.010.1-1000100200300400500600700-200wi与si之间的跨导g m0.338指数平方根1010010.10.010.20.30.40.50.60.70.80.9100.1目录I DS m GS饱和区和速度饱和区m GSsatsat S。
集成电路的种类与用途作者:陈建新在电子行业,集成电路的应用非常广泛,每年都有许许多多通用或专用的集成电路被研发与生产出来,本文将对集成电路的知识作一全面的阐述.一、集成电路的种类集成电路的种类很多,按其功能不同可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。
前者用来产生、放大和处理各种模拟电信号;后者则用来产生、放大和处理各种数字电信号。
所谓模拟信号,是指幅度随时间连续变化的信号。
例如,人对着话筒讲话,话筒输出的音频电信号就是模拟信号,收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号,也是模拟信号.所谓数字信号,是指在时间上和幅度上离散取值的信号,例如,电报电码信号,按一下电键,产生一个电信号,而产生的电信号是不连续的.这种不连续的电信号,一般叫做电脉冲或脉冲信号,计算机中运行的信号是脉冲信号,但这些脉冲信号均代表着确切的数字,因而又叫做数字信号。
在电子技术中,通常又把模拟信号以外的非连续变化的信号,统称为数字信号。
目前,在家电维修中或一般性电子制作中,所遇到的主要是模拟信号;那么,接触最多的将是模拟集成电路。
集成电路按其制作工艺不同,可分为半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路三类。
半导体集成电路是采用半导体工艺技术,在硅基片上制作包括电阻、电容、三极管、二极管等元器件并具有某种电路功能的集成电路;膜集成电路是在玻璃或陶瓷片等绝缘物体上,以“膜”的形式制作电阻、电容等无源器件。
无源元件的数值范围可以作得很宽,精度可以作得很高.但目前的技术水平尚无法用“膜”的形式制作晶体二极管、三极管等有源器件,因而使膜集成电路的应用范围受到很大的限制。
在实际应用中,多半是在无源膜电路上外加半导体集成电路或分立元件的二极管、三极管等有源器件,使之构成一个整体,这便是混合集成电路。
根据膜的厚薄不同,膜集成电路又分为厚膜集成电路(膜厚为1μm~10μm)和薄膜集成电路(膜厚为1μm以下)两种。
在家电维修和一般性电子制作过程中遇到的主要是半导体集成电路、厚膜电路及少量的混合集成电路。
模拟集成电路试题及答案一、单项选择题(每题 2 分,共 10 题)1. 在模拟集成电路中,运算放大器的输入级通常采用什么类型的晶体管?A. 双极型晶体管B. 金属氧化物半导体场效应晶体管C. 绝缘栅双极晶体管D. 肖特基势垒二极管答案:A2. 模拟集成电路中的反馈类型不包括以下哪一项?A. 正反馈B. 负反馈C. 直流反馈D. 交流反馈答案:D3. 以下哪个参数不是模拟集成电路中电源电压抑制比(PSRR)的衡量指标?A. 电源电压变化B. 输出电压变化C. 温度变化D. 频率答案:C4. 在模拟集成电路设计中,噪声通常是指什么?A. 信号的波动B. 电路中的随机电压或电流波动C. 电源的纹波D. 信号的失真答案:B5. 在模拟集成电路中,哪个参数表示放大器对小信号的放大能力?A. 增益B. 带宽C. 输入阻抗D. 输出阻抗答案:A6. 模拟集成电路中的共模抑制比(CMRR)是指什么?A. 差模信号与共模信号的比值B. 差模信号与共模信号的功率比C. 差模信号与共模信号的电压比D. 差模信号与共模信号的电流比答案:C7. 在模拟集成电路中,哪个参数表示放大器对大信号的放大能力?A. 线性度B. 增益C. 带宽D. 饱和电压答案:A8. 模拟集成电路中的摆率(Slew Rate)是指什么?A. 放大器输出电压的最大变化率B. 放大器输入电压的最大变化率C. 放大器输出电流的最大变化率D. 放大器输入电流的最大变化率答案:A9. 在模拟集成电路中,哪个参数表示放大器对信号的响应速度?A. 增益B. 带宽C. 输入阻抗D. 输出阻抗答案:B10. 模拟集成电路中的输入偏置电压是指什么?A. 放大器输入端的理想电压B. 放大器输入端的非理想电压C. 放大器输入端的静态电压D. 放大器输入端的动态电压答案:B二、多项选择题(每题 2 分,共 10 题)1. 模拟集成电路中的噪声源可能包括以下哪些?A. 热噪声B. 闪烁噪声C. 散粒噪声D. 1/f 噪声答案:ABCD2. 模拟集成电路中的反馈类型包括以下哪些?A. 电压反馈B. 电流反馈C. 串联反馈D. 并联反馈答案:ABCD3. 模拟集成电路中的电源电压抑制比(PSRR)影响以下哪些参数?A. 电源电压变化B. 输出电压变化C. 温度变化D. 频率答案:ABD4. 模拟集成电路中的共模抑制比(CMRR)影响以下哪些参数?A. 差模信号B. 共模信号C. 电源电压D. 温度答案:AB5. 模拟集成电路中的摆率(Slew Rate)影响以下哪些参数?A. 输出电压的最大变化率B. 输出电流的最大变化率C. 输入电压的最大变化率D. 输入电流的最大变化率答案:A6. 模拟集成电路中的线性度影响以下哪些参数?A. 信号的失真B. 信号的波动C. 信号的幅度D. 信号的相位答案:A7. 模拟集成电路中的输入偏置电压和输入偏置电流影响以下哪些参数?A. 放大器的静态工作点B. 放大器的动态范围C. 放大器的增益D. 放大器的带宽答案:A8. 模拟集成电路中的带宽影响以下哪些参数?A. 信号的响应速度B. 信号的失真C. 信号的幅度D. 信号的相位答案:AB9. 模拟集成电路中的增益影响以下哪些参数?A. 信号的幅度B. 信号的相位C. 信号的失真D. 信号的响应速度答案:A10. 模拟集成电路中的输入阻抗和输出阻抗影响以下哪些参数?A. 信号的幅度B. 信号的相位C. 信号的失真D. 信号的响应速度答案:A三、判断题(每题 2 分,共 10 题)1. 模拟集成电路中的运算放大器可以用于信号放大。
集成电路型号含义1.国产集成电路第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分国产IC类型系列与序号工作温度范围封装符号意义符号意义符号意义符号意义符号意义C 中国制造T TTL材料数字与国际同类品种一致C0~70W陶瓷扁平H HTL材料E-40~85B塑料扁平E ECL材料R-55~85F全密封扁平C CMOS材料M-55~125D陶瓷双列直插F放大器P塑料双列直插D音晌、电视器件H玻璃扁平W稳压器件J黑陶瓷双列直插J接口器件K金属菱形B非线性器件T金属圆形M存储器U 微处理器国产IC各厂家会采用不同的前缀作为本厂标志(详情请看IC前缀与厂家介绍),同类产品序号也不一样,有的IC型号、序号与引进的一样。
2.日本松下公司半导体集成电路型号的命名1). 双极型线性集成电路:第1部分第2部分第3 部分第4 部分2个字母2个数字2个数字1个字母例AN 12 34 Sa.第1部分:双极型集成电路有两个标志(包括AN及DN)是按照电路类型而划分的,双极型集成电路、线性集成电路(模拟电路):AN 、数字集成电路:DN、MOS电路:MN、EP两个字母表示微型计算机或小批量生产b.第2部分:这部分数字与应用领域有关(有一些例外),对于专用集成电路,在数字后面加上1~2个字母作为特性的区分(常规的集成电路不用这些字母。
对于稳压电源,根据其输出电流值使用L、M及N中的一个字母或根本不用字母,例:AN78L04。
对于三极管阵列,根据其电流值或耐压值使用字母A、B、C等中的一个字母,例ANB00。
第2部分的数字与其应用领域有关,例:第2部分数字应用领域10~19 运算放大器、比较电路20~25 摄像机26~29 电视唱片30~39 录像机40~49 运算放大器50~59 电视机60~64 录像机及音响65 运算放大器及它66~68 工业用及家用电器69 比较器及其它70~76 音响方面的用途78~80 稳压器81~83 工业用及家用电器90 三极管阵列c.第3部分:用二位数字,其范围一般为00~99,例如AN4321d.第4部分:一般不用这部分,但在集成电路功能几乎相同而封装不同时或者是改进型,这种情况下大致用大致字母S、P、N。
集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。
采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。
它在电路中用字母IC表示。
集成电路发明者为杰克▪基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特▪诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。
当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。
集成电路,英文为Integrated Circuit,缩写为IC;顾名思义,就是把一定数量的常用电子元件,如电阻、电容、晶体管等,以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路。
是20世纪50年代后期一60年代发展起来的一种新型半导体器件。
它是经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺,把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上,然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。
其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。
集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术,主要体现在加工设备,加工工艺,封装测试,批量生产及设计创新的能力上。
为什么会产生集成电路?我们知道任何发明创造背后都是有驱动力的,而驱动力往往来源于问题。
那么集成电路产生之前的问题是什么呢?我们看一下1942年在美国诞生的世界上第一台电子计算机,它是一个占地150平方米、重达30吨的庞然大物,里面的电路使用了17468只电子管、7200只电阻、10000只电容、50万条线,耗电量150千瓦。
显然,占用面积大、无法移动是它最直观和突出的问题;如果能把这些电子元件和连线集成在一小块载体上该有多好!我们相信,有很多人思考过这个问题,也提出过各种想法。
典型的如英国雷达研究所的科学家达默,他在1952年的一次会议上提出:可以把电子线路中的分立元器件,集中制作在一块半导体晶片上,一小块晶片就是一个完整电路,这样一来,电子线路的体积就可大大缩小,可靠性大幅提高。
BJT与MOSFET单管放大器浅析任永浩 1301100821王艳 1301100828夏星星 1301100831摘要我们将介绍金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)以及双极型晶体管(BJT),这两类晶体管都有独特的特征和应用范围。
MOSFET毫无疑问是应用最广泛的电子器件,CMOS是集成电路的首选技术,然而,BJT仍然是一个重要的器件,CMOS电路加入BJT后性能会更优越。
我们会对这两种类型的电路做一个比较,讨论这两类晶体之间的差别,进一步了解这两类晶体管。
关键词BJT MOSFET 比较中图分类号:××××××××××文献标志码:A1双极性晶体管(BJT)双极性晶体管,全称双极性结型晶体管,俗称三极管,是一种具有三个终端的电子器件。
这种晶体管的工作,同时涉及电子和空穴两种载流子的流动,因此它被称为双极性的,所以也称双极性载流子晶体管。
这种工作方式与诸如场效应管的单极性晶体管不同,后者的工作方式仅涉及单一种类载流子的漂移作用。
两种不同掺杂物聚集区域之间的边界由PN结形成。
1.1 器件结构与物理特性图1 npn、pnp晶体管的简化结构如图一所示,BJT有三个半导体区域组成:发射区(n型)、基区(p型)、集电区(n型)。
这种晶体管叫做npn晶体管。
;另一种晶体管是npn晶体管的对偶,它具有p 型发射区、n型基区和p型集电区,称为pnp晶体管。
晶体管由两个pn结组成,即发射结(EBJ)和集电结(CBJ)。
根据这两个结的偏置条件(正向和反向),可以得到BJT不同的工作模式,如表1所示。
表1 BJT的工作模式放大模式也称正向放大模式,当晶体管作为放大器工作时,应用这种模式。
开关应用使用截止模式和饱和模式。
反向放大模式只有有限的应用范围,但是其概念很重要。
1.2 npn型与pnp型双极晶体管原理NPN型双极性晶体管可以视为共用阳极的两个二极管接合在一起。
555时基电路实验说明:555定时电路是模拟—数字混合式集成电路。
555定时电路分为双极型和CMOS两种,其结构和原理基本相同。
从结构上看,555定时电路由2个比较器、1个基本RS触发器、1个反相缓冲器、1个三极管管和3个5kΩ电阻组成分压器组成,因此命名555定时电路。
NE556为双时基电路,管脚图如下:四、实验内容及步骤1.利用NE556构成多谐振荡器按原理图接线,用双踪示波器观察输出波形2.利用NE556构成单稳态触发器电路按原理图接线,用双踪示波器观察输出波形制作的D类放大器时基集成电路NE555应用老铎D类放大器具有体积小、效率高的特点。
这里介绍一个用555电路制作的简易D类放大器。
它是利用555电路构成一个可控的多谐振荡器,音频信号输入到控制端得到调宽脉冲信号(如图),基本能满足一般的听音要求。
制作的D类放大器时基集成电路NE555应用,输出的音质和L 、C3有很大关系。
我们知道D类放大器具有体积小、效率高的特点。
这里介绍一个用555电路制作的简易D类放大器。
它是利用555电路构成一个可控的多谐振荡器,音频信号输入到控制端得到调宽脉冲信号(如图),基本能满足一般的听音要求。
由IC 555和R1、R2、C1等组成100KHz可控多谐振荡器,占空比为50%,控制端5脚输入音频信号,3脚便得到脉宽与输入信号幅值成正比的脉冲信号,经L、C3接调、滤波后推动扬声器。
时基集成电路555并不是一种通用型的集成电路,但它却可以组成上百种实用的电路,可谓变化无穷,故深受人们的欢迎。
555时基电路具有以下几个特点:(1)555时基电路,是一种将模拟电路和数字电路巧妙结合在一起的电路;(2)555时基电路可以采用4.5~15V的单独电源,也可以和其它的运算放大器和TTL电路共用电源;(3)一个单独的555时基电路,可以提供近15分钟的较准确的定时时间;(4)555时基电路具有一定的输出功率,最大输出电流达200mA,可直接驱动继电器、小电动机、指示灯及喇叭等负载。
集成电路目录[隐藏]一、概述二、集成电路的分类三、集成电路发展简史四、集成电路的封装种类集成电路产业的发展集成电路板是什么?集成电路板是采用半导体制作工艺,在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件,并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。
它在电路中用字母“IC”(也有用文字符号“N”等)表示。
(一)按功能结构分类集成电路板按其功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路板和数字两大类。
模拟用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间连续变化的信号)。
例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等),而数字用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号。
例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号)。
(二)按制作工艺分类按制作工艺可分为半导体和薄膜。
膜又分类厚膜和薄膜。
(三)按集成度高低分类按集成度高低的不同可分为小规模、中规模、大规模和超大规模。
(四)按导电类型不同分类按导电类型可分为双极型和单极型。
双极型的制作工艺复杂,功耗较大,代表有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL 等类型。
单极型的制作工艺简单,功耗也较低,易于制成大规模,代表有CMOS、N MOS、PMOS等类型。
(五)按用途分类按用途可分为电视机用。
音响用、影碟机用、录像机用、电脑(微机)用、电子琴用、通信用、照相机用、遥控、语言、报警器用及各种专用。
电视机用包括行、场扫描、中放、伴音、彩色解码、AV/TV转换、开关电源、遥控、丽音解码、画中画处理、微处理器(CPU)、存储器等。
音响用包括AM/FM高中频电路、立体声解码电路、音频前置放大电路、音频运算放大、音频功率放大、环绕声处理、电平驱动、电子音量控制、延时混响、电子开关等。
影碟机用有系统控制、视频编码、MPEG解码、音频信号处理、音响效果、RF 信号处理、数字信号处理、伺服、电动机驱动等。
录像机用有系统控制、伺服、驱动、音频处理、视频处理。
当前位置:首页〉基础内容学习〉双极型集成电路〉常用的电流源电路1.基本镜像电流源 2.比例电流源 3.微电流源(Widlar电流源)4. 威尔逊电流源5.多路恒流源电路常用的电流源电路电流源电路是模拟集成电路中应用十分广泛的单元电路。
对电流源的主要要求是:(1)能输出符合要求的直流电流;(2)输出电阻尽可能大;(3)温度稳定性好;(4)受电源电压等因素的影响小。
1.基本镜像电流源基本镜像电流源电路如图3—35(a)所示。
它由两个完全对称的NPN管(或PNP管)组成。
图中,称为基准电流,若管子特性一致,即流过R上的电流IR则由图3—35(a)可知若 ,则 ,IO 犹如是IR的镜像,所以此电路称为镜像电流源或电流镜。
图3—35(a)所示电流源的伏安特性如图3—35(b)所示。
为了保证电流源具有恒流特性,T2管必须工作在放大区,即UCE2>U BE2≈0.7V(在图中A、B两点之间)。
设T2工作在q点,电流源输出端对地之间的直流等效电阻RDC=U CE2/I C2,其值很小,而动态电阻Ro的值则很大。
可见,直流电阻小、动态电阻大是电流源的突出特点。
正是这一特点,使电流源得到广泛的应用。
返回页首2.比例电流源若在基本镜像电流源的T1、T2接入发射极电阻R1和R2,如图3—36(a)所示,就构成了比例电流源。
由图3—36(a)可见(3—92)又因为(3—93)所以式(3—92)可写成(3—94)在IC1=(5~10)I C2范围内,一般满足所以式(3—94)可近似为(3—95)显见,改变R1与R2的比值,就可改变I与IR的比值,故这种电路称为比例电流源。
在集成电路中,实现比例电流源的方法可通过改 T1、、T2管的发射区面积比来实现,而无需另外制作电阻R1和R2,如图3—36(b)所示。
因为晶体管发射极电流与发射区面积成正比,即晶体管发射极电流可表示为式中,W是基区宽度;N是基区杂质浓度;SE 是发射区面积。