模拟集成电路电流源基准源课件.ppt

1、Dr. Jian Fang . UESTC1. 镜像电流源镜像电流源基准电流：基准电流：BE1BE2=VVREFI E1E2= IIC1C2= II 无论无论Rc的值如何，的值如何， IC2的电流值将保持不变。的电流值将保持不变。恒流源和有源负载恒流源和有源负载一一 电流源电路电流源电路RVVIBECCREF=RVCC 因为：因为：所以：所以：Dr. Jian Fang . UESTC2222212111222111222111121bbbREFcbbREFbcbcbbbbIIIIIIIIIIIIIIIIDr. Jian Fang . UESTC2. 微电流源微电流源e2BE2BE1RVV E

2、2C2II e2BERV 由于由于很小，很小，BEV 所以所以IC2也很小也很小Dr. Jian Fang . UESTC2112221122112221112, 12221112211111/exp1111RRIIIRIRIRIRIRVVIRVVVVIIIRVVIRVVIIIIbbbbbbbBEBbBEBtBEsbbBBEbBBEbebe212111222RRIIIIIIbbbbREFcDr. Jian Fang . UESTC3. 多路电流源多路电流源Dr. Jian Fang . UESTC3. 电流源的改进电流源的改进212111222RRIIIIIIbbbbREFc 带缓冲恒流源带缓

3、冲恒流源Dr. Jian Fang . UESTC111112bbInI212111222RRIIIIIIbbbbREFcDr. Jian Fang . UESTC具有基极电流补偿的恒流源具有基极电流补偿的恒流源roII22222Dr. Jian Fang . UESTCMOS恒流源2TGSDVVKIREFoILLWWI2112Dr. Jian Fang . UESTCWilso恒流源Dr. Jian Fang . UESTC4.电流源作有源负载电流源作有源负载1.交流电阻大交流电阻大2.直流电阻小直流电阻小3.电压范围宽电压范围宽4.工艺容易实现工艺容易实现Dr. Jian Fang . U

4、ESTC4. 电流源作有源负载电流源作有源负载共射电路的电压增益为：共射电路的电压增益为：becrR 对于此电路对于此电路Rc就是镜就是镜像电流源的交流电阻，像电流源的交流电阻，因此增益比用电阻因此增益比用电阻Rc作负载时大大提高了。作负载时大大提高了。放大管放大管镜像电流源镜像电流源镜像电流源镜像电流源镜像电流源镜像电流源Dr. Jian Fang . UESTC恒流源电路恒流源电路 精密匹配电流镜精密匹配电流镜 Dr. Jian Fang . UESTCPNP基本恒流源及其改进电路基本恒流源及其改进电路 Dr. Jian Fang . UESTC模拟集成电路模拟集成电路.基准源电路基准源电

5、路Dr. Jian Fang . UESTC基准源电路基准源电路n稳定的电压输出稳定的电压输出n不随温度变化不随温度变化n低的输出电阻低的输出电阻, 不随负载变化不随负载变化Dr. Jian Fang . UESTC(1) BE结二极管的正向压降结二极管的正向压降VBE, VBE=0.60.8V, 他的温度系数他的温度系数 V/C2mTVBE; (2)由由NPN管反向击穿管反向击穿BE结构成的齐纳二极管的击穿电压结构成的齐纳二极管的击穿电压Vz，Vz=69V，它的温度系数：，它的温度系数：V/C2mTVZ(3)等效热电压等效热电压Vt26mV，温度系数，温度系数V/C086. 0mTVtDr.

6、 Jian Fang . UESTCn正向二极管基准电路正向二极管基准电路n齐纳二极管基准电路齐纳二极管基准电路n具有温度补偿的齐纳基准电路具有温度补偿的齐纳基准电路n负反馈基准源电路负反馈基准源电路n参考电压源参考电压源Dr. Jian Fang . UESTC正向二极管基准电路正向二极管基准电路温度系数大温度系数大内阻较大内阻较大芯片面积大芯片面积大VrefDr. Jian Fang . UESTCR1R2TVrefBErefVRRV211解决了大解决了大Vref的问题的问题V/C2mTVBE(1) BE结二极管的正向压降结二极管的正向压降VBE, VBE=0.60.8V, 他的温度系数他

7、的温度系数 Dr. Jian Fang . UESTC齐纳二极管基准电路齐纳二极管基准电路VrefV/C2mTVZ (2)由由NPN管反向击穿管反向击穿BE结构结构成的齐纳二极管的击穿电压成的齐纳二极管的击穿电压Vz，Vz=69V，它的温度系数：，它的温度系数：Dr. Jian Fang . UESTC(1) BE结二极管的正向压降结二极管的正向压降VBE, VBE=0.60.8V, 他的温度系数他的温度系数 V/C2mTVBE; (2)由由NPN管反向击穿管反向击穿BE结构成的齐纳二极管的击穿电压结构成的齐纳二极管的击穿电压Vz，Vz=69V，它的温度系数：，它的温度系数：V/C2mTVZ(

8、3)等效热电压等效热电压Vt26mV，温度系数，温度系数V/C086. 0mTVtDr. Jian Fang . UESTC具有温度补偿的齐纳基准电路具有温度补偿的齐纳基准电路V/C2mTVBEVrefV/C2mTVZDr. Jian Fang . UESTC负反馈基准源电路负反馈基准源电路VrefVIVVrefABB2Dr. Jian Fang . UESTC偏置电压源和基准电压源电路偏置电压源和基准电压源电路 n双极型三管能隙基准源双极型三管能隙基准源n双极型二管能隙基准源双极型二管能隙基准源 nEDNMOS基准电压源基准电压源 nCMOS基准电压源基准电压源 Dr. Jian Fang

9、. UESTC1.双极型三管能隙基准源双极型三管能隙基准源Dr. Jian Fang . UESTC21322132lnlnJJVRRVJJqkTRRVVtBEBEREF TTqnkTTTVTTVTVooBEogoIBECln10常数goTTREFVVo只要适当设计只要适当设计R2R3和和J1J2，即可使在该温度下基准，即可使在该温度下基准电压的温度系数接近零电压的温度系数接近零 Dr. Jian Fang . UESTC输出接近为输出接近为5V的能隙基准源的能隙基准源 Dr. Jian Fang . UESTC2.双极型二管能隙基准源双极型二管能隙基准源 Dr. Jian Fang . UE

10、STCqkTnVJJqkTRRpVVgBETTREFo00210120ln1可以通过控制有效发射结面积比可以通过控制有效发射结面积比AElAE2或或AE3AE4及电阻比及电阻比R2R1来获得接近零温来获得接近零温度系数的基准源度系数的基准源 Dr. Jian Fang . UESTC3. EDNMOS基准电压源基准电压源 Dr. Jian Fang . UESTC耗尽型和增强型MOS的阈值OXBFFBTECQVV2耗尽型耗尽型增强型增强型CQCQVCQCQVVBIbiFBBIFBNTDDr. Jian Fang . UESTCDr. Jian Fang . UESTCOXBFFBTECQVV2

11、CQCQVCQCQVVBIbiFBBIFBNTDCQCQVCQVVVBIbiFBOXBFFBTDTE2Dr. Jian Fang . UESTCDr. Jian Fang . UESTCDDEDTDTEREFkIkIVVVTkTkITIkkIVVTTVVTVEEEDDDDDDEDTDTEGSDGSEREF111121121Dr. Jian Fang . UESTC其温度系数决定于三个因素nM1，M2的开启电压之差的温度系数，的开启电压之差的温度系数，nM1，M2漏极电流漏极电流IDEIDDID的温度系的温度系数数n沟道电子迁移率的温度系数。沟道电子迁移率的温度系数。 Dr. Jian Fang

12、 . UESTCDr. Jian Fang . UESTC121RRVVREFREFDr. Jian Fang . UESTC4. CMOS基准电压源基准电压源 Dr. Jian Fang . UESTCn根据根据MOS晶体管次开启区电特性的理论分析晶体管次开启区电特性的理论分析, 当当N沟沟MOSFET工作在次开启区时工作在次开启区时, 若其源极若其源极电压不为零电压不为零, 则其漏电流可表示为则其漏电流可表示为n次开启区的次开启区的饱和区饱和区 tDBtSBtGBDODSWVVVVmVVLWII/exp/exp/exptSBtGBDODSWVVmVVLWII/exp/expDr. Jian Fang . UESTC3241lntRVV 32413512000lnln1RRVTTnVTTVTTVVttBEOgoREF零温度系数的条件为零温度系数的条件为 TTnVVVRRtBEOgo0032413512ln1ln000tgTTREFnVVV