集成电路原理第六章.pptVIP

第六章MOS模拟集成电路

6.1MOS模拟集成电路根底

6.1.1MOS模拟IC中的元件

1、MOS集成电容器

铝—薄氧化层—n+扩散区电容

多晶硅—氧化层—重掺杂衬底间的电容

铝—氧化层—多晶硅电容〔寄生电容小〕

双层多晶硅电容〔寄生电容小〕;2、集成电阻器

硼扩电阻——高阻R?=100?200?/?可作50?50K?

磷扩电阻——低阻R?=2?5?/?几十?

埋层电阻——低值电阻R??20?/?几十?几百?

基区沟道电阻——R?=5?10K?/?，几十K?M?可作大电阻，

精度较差

外延层体电阻——R?=2K?/?，几十K?，可承受高工作电

压，温度系数大

离子注入电阻——R?=500??200K?/?几十K?高精度

多晶硅电阻——R?=十几?100?/?

薄膜电阻〔Ni-Cr、Cr-Si〕——R?=几百?几K?/?高精度、

可激光修条;4、JFET

参数一致性差，工艺过程中对夹断电压值确实定难以控制。

沟道形成于体内，不受表界面效应影响，速度较快，抗干扰

能力强，常用于微小电量取样电路。;具体内容：

通过对电流源，差分放大器、电流镜、源跟随器等子电路单元分别分析讨论结构特性、特点，最后，以模拟运算放大器设计加以应用，从而掌握根本的模拟电路设计方法。;模拟集成运算放大器电路分层说明;10Bits105MSPS3VADC原理图;无缓冲二级CMOS运放电路;6.2.1电流源与电流沉〔CurrentSourceandSink〕

所谓电流源或电流沉，是指一种在任何时间内，其电流值和加在两端的电压无关的两端元件。通常负端接VSS的称为电流沉〔Sink〕，正端接VDD的那么称为电流源〔Source〕。一般MOS器件做电流源/沉时，工作在饱和区。;1、根本的电流源、电流沉

〔1〕电流源;〔2〕电流沉;2、改进的电流沉/源

根本的电流沉/源的优点是结构简单，但性能需加以改善：

?增加小信号输出电阻?确保整个vout范围内电流稳定。

?减小Vmin值，使其在较宽的vout范围内都能很好工作。

〔1〕接电阻增加输出电阻的技术;而饱和区衬底跨导;〔2〕实际电路;6.2.2电流镜和电流放大器(CurrentMirror&CurrentAmplifier);假设T1、T2的工艺参数相同，且vDS1=vDS2，那么;但有三个因素使实际的电流镜不符合理想情况：

?沟道长度调制效应较显著时，?不能忽略〔vDS1?vDS2〕

?由沟道区掺杂的不均匀性和栅氧层的不平整性等引起的两

管之间VT偏差。

?由光刻及套刻精度的影响使几何尺寸不能完全匹配。;2、威尔逊电流镜——WilsonCurrentMirror;输出电阻;电路实际工作时，要在输入端、输出端加一定电压才能工作。在T3饱和的前提下，为使vi?时Ir一定，只有相应地使W3/L3、W2/L2增大。一般v(min)>2vT。另一方面，要保证T3饱和，对输出端电压也有要求：;3、共栅共源电流镜——CascodeCurrentMirror;由交流小信号等效电路并结合Kirchhoff定律，得如下方程组：;6.2.3基准源

理想的基准电压源或电流源应不受电源和温度变化的影响。“基准〞即是强调基准源的输出数值比一般电源的数值有更高的精度和稳定性。通常基准与其连接的负载有关，可用缓冲放大器使其和负载隔开，同时保持良好的性能。;2、pn结基准电压源

〔1〕简单的pn结基准源;一般I>>IS，;(2)改进的pn结基准源;〔3〕以MOSFET代替BJT的基准源;〔6-20〕;〔4〕齐纳Zenor二极管基准电压源;3、CMOS带隙基准源;MOSFET亚阈区电流：;（6-27）;以上式中：

S—MOS管的宽长比W/L

Vg0—Si禁带宽度电压

VBEO—T=T0时，接成二极管形式的VBE值

n—亚阈值倾斜因子，由实验数据提取获得。

n’—与双极晶体管工艺有关，一般为1.5?2.2。

ID0—与工艺有关的参量，受VSB、VT的影响;求得：;令;凹凸曲线温度补偿技术;启动电路;差分输出缓冲器