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1、 第第15章章 模拟模拟与模数混合集成电路与模数混合集成电路15.1 放大器放大器 15.2 振荡器振荡器(Oscillator)15.3 数数模转换器模转换器DAC 15.4模模数数转换器转换器ADC 1 1 模拟集成电路模拟集成电路与与模数混合集成电路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.2 2 15.1.1 小信号放大器小信号放大器 简单反相放大器 可变增益放大器15.1 放大器放大器
2、图 15.13 3 全差动放大器 差动输入单端输出放大器图 15.14 4 电感负载放大器 与 电容源级耦合放大器 补充补充5 5 输入缓冲(补充补充) 放大输入的PCML信号幅度，调节直流电平，提 供输入匹配6 6 输出缓冲(补充补充) 用限幅放大器提供差分PCML输出信号7 7 15.1.2 限幅放大器限幅放大器图15.3 BJT差分放大器 差分输出特性曲线 图15.28 8 图15.5 MOS差分放大器差模特性曲线图15.49 9 15.1.3 运算放大器运算放大器nCMOS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
3、-20000.图15.9 运算放大器电路 1010 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1111 图15.11 环形振荡器的延迟单元: (a) 有源负载差动放大, (b) CMOS反相放大, (c) 源级电容耦合放大 1212 15. 2 振荡器图15.13 RC网络型环形压控振荡器原理电路1313 图图15.14 矢量叠矢量叠加型环行加型环行VCO1414 15.3 数数模转换器（模转换器（DAC）15.3.1原理lN位数字量: D=b12-1+b22-2+ .+bN2-N b1:最高有效位(MSB)系数bN:最低有效位(LSB)系数
4、l对应模拟量: A=KVref Dl分辨率: A = KVref 2-N1515 15.3.2 方框图图15.15 D/A变换器方框图1616 15.3.3 电路举例例一一：串联电阻分压D/A变换器图15.16 串联电阻分压D/A变换器电路图1717 表表 15.11818 图15.17 并联电容分压D/A变换器电路图1919 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=Vdd Ceq/CC = C + C/2 + C/4 + C/4 =2C(C = C + C2-1 + C2-2 + C21-N + C
5、2-N)Ceq为接到Vdd的等值电容并联电容分压并联电容分压 D/A变换器变换器2020 15.4 模模数数转换器（转换器（ADC）l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l量化精度:V = VFS 2-N15.4.1 原理2121 15.4.2 并联式ADC优点: 高速缺点: 电路规模 按2N增加应用: 高速低量 化精度场合图15.182222 15.4.3 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原理方框图电路图电路图图15.19图15.202323
