模拟与模数混合集成电路.pptx

1第15章模拟与模数混合集成电路15.1 放大器15.2振荡器(Oscillator)15.3数模转换器DAC15.4 模数转换器ADC

模拟集成电路与

模数混合集成电路模拟集成电路和模数混合集成电路设计是当今微电子学的重点和难点.模拟电路的种类很多.常用的可集成实现的模拟电路包括:小信号放大器,功率放大器,运算放大器调制解调器,混频器,振荡器,有源滤波器,A/D-D/A转换器等.

1.1 小信号放大器

简单反相放大器 可变增益放大器1 放大器图15.1123

全差动放大器差动输入单端输出放大器图15.1

小信号放大器的特点

电感负载放大器与电容源级耦合放大器补充

输入缓冲(补充)放大输入的PCML信号幅度，调节直流电平，提供输入匹配

输出缓冲(补充)用限幅放大器提供差分PCML输出信号

15.1.2限幅放大器图15.3BJT差分放大器差分输出特性曲线图15.2

21限幅放大器的工作原理限幅公式的推导：

图15.5MOS差分放大器差模特性曲线图15.4

级连限幅放大器

级连限幅放大器

15.1.3 运算放大器CMOS运放在VLSI内部实现时,主要特性与通用的单独运放相比,只能达到中等水平.例如,其典型的电压增益为1000-20000.图15.9运算放大器电路

15.2振荡器图15.10(a)LC振荡器(b)张弛振荡器,(c)环形振荡器

图15.11环形振荡器的延迟单元:有源负载差动放大,(b)CMOS反相放大,(c)源级电容耦合放大

15.2振荡器图15.13RC网络型环形压控振荡器原理电路

图15.14矢量叠加型环行VCO

PLL输出频谱相位噪声-81dBc/Hz@1M

N位数字量: D=b12-1+b22-2+….+bN2-Nb1:最高有效位(MSB)系数bN:最低有效位(LSB)系数对应模拟量: A=KVrefD分辨率:A=KVref2-3 数模转换器（DAC）3.1 原理

15.3.2方框图图15.15D/A变换器方框图

图15.16串联电阻分压D/A变换器电路图3.3电路举例例一：串联电阻分压D/A变换器

表15.1

分压D/A变换器电路图图15.17并联电容

特点: 并联电容分压网络代替串联电阻网络 数字非量通过PMOS接Vdd(=KVref),或通过NMOS接0V(地)输出电压Vout=VddCeq/C?C=C+C/2+C/4+C/4=2C(C=C+C2-1+C2-2…+C21-N+C2-N)Ceq为接到Vdd的等值电容并联电容分压D/A变换器

模拟量VA用N位数字量D近似VA=DVFS=(b12-1+b22-2+…+bN2-N)VFSVFS:满量程输出电压b1,b2,...bN:各位二进制数的系数量化精度: ?V=VFS2-N15.4 模数转换器（ADC）15.4.1 原理

并联式ADC图15.18优点:高速缺点:电路规模按2N增加应用:高速低量化精度场合

逐次逼近式

A/D变换器优点:高转换位数:10-12缺点:低速.应用:低速高量化精度场合原理方框图电路图图15.19图15.20