第六章 模拟集成单元电路

1、 第六章第六章 模拟集成单元电路模拟集成单元电路6.2 有源负载电路有源负载电路(/)CLvbeRRAr BJT有源负载电路有源负载电路MOSFET有源负载电路有源负载电路基本共射电路：基本共射电路：问题问题：RC增大，动态范围减小。增大，动态范围减小。RC增大，增大，AV增大。增大。6.2.1 BJT有源负载电路有源负载电路图图6.22 含有源负载的简单含有源负载的简单BJT共射放大器共射放大器图中的图中的 211QQR、组成了基本镜像电流源。组成了基本镜像电流源。 oQ的的集电极电流集电极电流为：为： ANCEOVVSOCOVVeIITI1(6.63) 式中，式中， SOI是反向饱和电流，

2、是反向饱和电流， TV是热力学电压，是热力学电压， ANV是是NPN晶体管的厄利电压。晶体管的厄利电压。 2Q的的集电极电流集电极电流为为 APCEVVSCVVeIITEB22212(6.64) 式中，式中， APV是是PNP晶体管的厄利电压。晶体管的厄利电压。 如果忽略基极电流，则如果忽略基极电流，则 APECSCREFVVeIIITVEBV11111(6.65) 假设假设 1Q和和 2Q相同，则相同，则 21SSII，并且，并且PNP晶体管的厄利电压相同。晶体管的厄利电压相同。 另外，另外， 211EBEBECVVV。假设。假设 ，ANCEVV，APECVV由式由式(6.63)式式(6.6

3、5)可得可得 21EBAPANANREFVVsoAPANAPANoVVVVVIeIVVVVVTI即即 2EBAPANANoVVVVVV(6.66) 下面分析图下面分析图6.22所示所示BJT放大器的小信号电压增益。放大器的小信号电压增益。 由式由式(6.66)对对 IV求导得求导得 TIVVTREFsoAPANAPANIoVeVIIVVVVdVdVA1(6.67) 因为因为REFVVsoIeITI(6.68) 所以所以APANTTAPANAPANVVVVVVVVVA1111(6.69) 也可以通过小信号等效电路来求也可以通过小信号等效电路来求 VAbeoceceooVrrrA2/(6.70)

4、式中，式中， moTcobeoogVIr(6.71) coANceoIVr(6.72) coAPceIVr2(6.73) 将式将式(6.71)式式(6.73)代入式代入式(6.70)中即可得式中即可得式(6.69)。例例6.7目的：求含有源负载的简单目的：求含有源负载的简单BJT共射放大器的开路电压增益共射放大器的开路电压增益电路如图电路如图6.22所示。所示。 BJT参数为参数为 mV26 ,V80 ,V120TAPANVVV求求 IoVVVA 解：由式解：由式(6.69)可得可得18468011201026. 01111APANTVVVVA说明：说明：在含有源负载的放大电路在含有源负载的放

5、大电路中，开路电压增益远大于分立电中，开路电压增益远大于分立电阻作为负载时电路的增益。阻作为负载时电路的增益。 6.2.2 MOSFET有源负载电路有源负载电路图图6.23是一个是一个MOSFET有源负载电路。有源负载电路。 图中场效应管图中场效应管 1M和和 2M构成构成p沟道增强型有源负载电路，沟道增强型有源负载电路， 2M为有源负载元件。为有源负载元件。 图图6.23 MOSFET有源负载电路有源负载电路 211111REFPGSTPDSIKVVV(6.74) 2222221PGSTPDSIKVVV(6.75) 假设假设 1M和和 2M相同，则相同，则 121212,pTPTPTPppp

6、VVVKKK 由式由式(6.74)和式和式(6.75)可得可得21PGSnITNonPREFnPVVKVVVI(6.76) 由式由式(6.76)对对 IV求导可得求导可得 2nITNoVIREFnPKVVdVAdVI (6.77) 因而因而 2,mnITNoREFgKVVIIN沟道沟道MOSFET的的 REFPdspREFndsnIrIr11和这与由小信号等效电路求出的开路电压增益一致。这与由小信号等效电路求出的开路电压增益一致。因为因为MOSFET的跨导的跨导 mg小于小于BJT的跨导，所以，含有源的跨导，所以，含有源负载负载MOSFET放大器的小信号电压增益小于含有源负载放大器的小信号电压

7、增益小于含有源负载BJT放大器放大器的小信号电压增益。的小信号电压增益。 ()11mVmdsndspdsndspgAgrrrr （6.78)例例6.8目的：求含有源负载的目的：求含有源负载的N沟道增强型沟道增强型MOSFET放大器的放大器的小信号电压增益。小信号电压增益。 电路如图电路如图6.23所示。所示。 场效应管参数场效应管参数 120.01,1 ,1/TVVV KmA V求放大器的小信号电压增益。求放大器的小信号电压增益。解解：因为：因为 1M和和 2M匹配，匹配， 且且 REFII o，所以，所以 22 1 0.51.41mA/VmnREFgK I场效应管小信号跨导为场效应管小信号跨导为 VmAIggREFdso/005. 05 . 001. 02所以所以141005. 0005. 041. 12dsomVgggA说明说明：含有源负载的：含有源负载的MOSFET放大器的小信号电压增益远放大器的小信号电压增益远大于其负载为电阻时的增益，但由于大于其负载为电阻时的增益，但由于MOSFET的跨导较小，的跨导较小，因此它的增益