课程目标 - 熟悉基于CMOS技术的集成电路设计原理和技术 - 初步熟悉CMOS集成电路的制造工艺 - 初步熟悉CMOS晶体管的物理原理 - CMOS放大器的分析与解析 - 差分放大器和有源负载 - 运算放大器的设计 - 掌握集成电路仿真
课程编号和名称 ECE 372 - 电子电路 II 学分、学时 3 学分,3 学时 讲师或协调员姓名 Mohammed Feknous 教学材料 RC Jaeger – TN Blalock,微电子电路设计,ISBN 978-0-07-338045-2(正文) 参考书:Sergio Franco,使用运算放大器和模拟集成电路进行设计,ISBN 0-07- 232084-2 具体课程信息 课程内容简要说明(目录说明) FET 和 BJT 小信号放大器的原理:六种不同单级配置的 Q 点设计、输入和输出阻抗、增益和信号范围限制。 模拟集成电路的设计,包括电流源、差分放大器、噪声源、有源负载和 CMOS 电路。 晶体管高频模型、米勒效应和多级放大器的频率响应。 多级放大器的反馈和二端口网络理论。先决条件:ECE 232、ECE 271 共同要求:无 课程的教育目标(例如,学生将能够解释某一特定主题的当前研究的意义。) 学生将能够 1. 分析并获得涉及 BJT 和 MOSFET 的最流行的单级配置的相关特性 2. 学习设计这些单级放大器,选择适合更复杂电路规格的适当配置。 3. 评估电容器(低频下的耦合和旁路电容器,以及影响高频响应的内部电容)对这些放大器频率响应的影响。 4. 分析和设计差分对,并了解这种配置不仅在简单放大器的情况下的重要性,而且作为运算放大器设计中的基本模块的重要性。 5. 确定多级放大器、电流源、有源负载和构成运算放大器主干的模块的特性。 6. 理解和评估反馈对放大器特性的影响。 7. 研究和设计基于比较器的电路,包括施密特触发器、正弦波发生器和计时器。8. 对设计进行逆向工程,根据不同的规格重新配置,并向同行展示。
教学大纲: 1. 模拟构建模块 1.1 简单电流镜;由于厄利效应和非理想性引起的问题;威尔逊和维德拉镜;使用镜子作为有源负载。 1.2 差分放大器 (DA) 级;使用半电路模型、共模和差模增益进行分析;共模抑制比 (CMRR)。 1.3 输出级;A 类、B 类和 AB 类输出级;效率;谐波失真。 2. 运算放大器设计 2.1 典型的运算放大器电路:输入差分级、CE 增益级和输出级;内部电路设计的细节:有源负载、电平转换、电流源。 2.2 非理想性:直流失调、输入偏置电流(导致失调);有限输入阻抗等。 2.3 斜率限制;增益带宽积;稳定性设计;单位增益反馈的概念;相位裕度;低频极点的设计以及使用米勒效应进行内部补偿。 3 反馈电路和振荡器 3.1 一般反馈配置;基本放大器增益、环路增益和闭环(总)增益。 3.2 反馈对增益、频率响应、失真、输入和输出阻抗的影响。 3.3 反馈电路配置:并联-串联、并联-并联、串联-并联和串联-串联反馈;稳定性分析;相位裕度
综合主题内容(在计划及其概念结构的开发中要解决)主题单元 1:半导体的基本理论 1.1 绝缘体 1.2 导体 1.3 本征和非本征半导体。 1.4 PN结。主题单元 2:二极管 2.1 二极管模型。 2.2 二极管极化。 2.3 二极管排列。 2.4 二极管的类型。主题单元 3:双极结型晶体管。 3.1 BJT晶体管的结构3.2 BJT晶体管的模型。 3.3 BJT晶体管的极化。主题单元 4:金属氧化物半导体场效应晶体管 4.1 MOSFET 晶体管的结构。 4.2 MOSFET晶体管模型。 4.3 MOSFET 晶体管偏置。主题单元 5:放大器 5.1 放大器的特性。 5.2 无源负载放大器5.3 有源负载放大器。 5.4 差分放大器。 5.5 多级放大器。
第二级 第二级或中间级由 Q 16 、 Q 17 、 Q 13 B 和两个电阻器 R 8 和 R 9 组成。晶体管 Q 16 充当射极跟随器,从而使第二级具有高输入电阻。这最大限度地减少了输入级的负载并避免了增益损失。此外,添加具有 50kΩ 发射极电阻的 Q 16(类似于 Q 7 和 R 3 )可增加第一级的对称性,从而提高其 CMRR。晶体管 Q 17 充当共射极放大器,发射极中带有 100Ω 电阻。其负载由 pnp 电流源 Q 13 B 的高输出电阻与输出级的输入电阻并联组成(从 Q 23 的基极看)。使用晶体管电流源作为负载电阻(有源负载)可以获得高增益,而无需使用大电阻,因为大电阻会占用很大的芯片面积并需要很大的电源电压。
摘要:介绍了顺序负载调制平衡放大器(SLMBA)的基本理论,分析了其有源负载调制的工作原理。为了进一步提高SLMBA的性能,提出了一种有别于传统耦合器设计的耦合器与功率放大器(PA)联合设计的方法。该耦合器-PA联合设计方法根据SLMBA的回退点和饱和点,可以使耦合器和三通PA的工作状态更接近实际情况,提高了SLMBA的整体性能。然后通过预设的输出功率回退(OBO)10 dB确定控制PA与平衡PA的最大输出功率比,通过平衡PA的负载调制阻抗走线确定相位补偿线。为了验证所提方法,设计了工作在1.5~2.7 GHz(57%相对带宽)的SLMBA。版图仿真结果表明该器件饱和输出功率达到40.7~43.7 dBm,小信号增益为9.7~12.4 dB,饱和点和10 dB OBO点的漏极效率分别为52.7%~73.7%和44.9%~59.2%。
电路描述 MC1408-8 由一个参考电流放大器、一个 R-2R 梯形放大器和 8 个高速电流开关组成。对于许多应用,只需要添加一个参考电阻和参考电压。开关在操作时为非反相;因此,输入的高状态会打开指定的输出电流分量。开关使用电流转向来实现高速,并使用由有源负载增益级和单位增益反馈组成的终端放大器。终端放大器在切换期间将梯形放大器的寄生电容保持在恒定电压,并为梯形放大器的所有支路提供相等电压的低阻抗终端。R-2R 梯形放大器将参考放大器电流分成二进制相关分量,这些分量被馈送到等于最低有效位的剩余电流。该电流被分流至地,最大输出电流为参考放大器电流的 255/256,如果 NPN 电流源对完全匹配,则 2.0 mA 参考放大器电流的最大输出电流为 1.992 mA。
标称电压额定值 12、24、48、110、120、220 或 240 伏 典型工作电压 通常比标称额定值高 10% 至 25%,具体取决于充电模式、电池类型和电池数量 调节 +0.5% 线路和负载调节 电流限制 预设为额定电流的 105%,可在 60% 至 110% 之间调节 充电特性 恒定电压、电流限制、多速率 充电模式控制 用户可选择浮动、定时均衡或电池互动自动均衡模式 标准输出滤波 12、24、48V:30 mV rms(电池) 4 倍 AH 充电器安培额定值;100 mV rms(不含电池) 110、120、220、240V:1% rms(电池); 2% 不带电池 可选输出滤波 110、120、220、240V:电池时 30 mV rms;不带电池时 100 mV rms(110、120 V 装置);不带电池时 200 mV rms(220、240 V 装置) 动态响应 使用电池时,输出电压保持在初始电压的 5% 以内,负载电流阶跃变化为 20% 至 100% 和 100% 至 20%。在 200 毫秒内恢复到稳定状态电压的 1% 以内。电池消除器操作 无需电池即可稳定运行。联系工厂获取有关不带电池的恒功率负载(如逆变器)的使用建议 温度补偿 启用或禁用。远程传感器可选。两个斜率程序 反极性保护 声音警告、内部二极管、直流断路器 并联运行 有源负载共享将输出电流保持在 10% 以内 输出保护 电流限制、2 极断路器、瞬态电压抑制