集成运算放大器 分析与设计PDF电子书下载

目录 1

第一章　晶体管模型 1

1.1　模型参数的导出 2

1.2　网络参数 4

1.3　关于混合π等效电路 6

1.4　模型参数的物理表达式 8

1.4.1　有效发射系数n＊ 10

1.4.2　开路电压增益倒数μ 12

1.4.3　电流放大系数βF与β 14

1.4.4　βF的电压系数λ及K因子 16

1.5　模型参数的测量 18

1.6　高频近似模型 25

1.7　串联电阻的影响 26

参考文献 27

第二章　集成电路中的器件 29

2.1 npn晶体管 29

2.1.1　电流放大系数 31

2.1.2　超增益晶体管 35

2.2　pnp晶体管 37

2.2.1　横向pnp晶体管 39

2.2.2　多集电极与控制增益横向pnp晶体管 43

2.3.1　薄层沟道近似——平方律模型 45

2.3　结型场效应晶体管（JFET） 45

2.3.2　小信号参数与等效电路 49

2.3.3　集成JFET 51

2.4 MOS场效应晶体管（MOSFET） 55

2.4.1 反型层MOSFET 55

2.4.2　阈值电压 Vth 58

2.4.3　表面迁移率 60

2.4.4　短沟道效应 60

2.4.5　小信号参数和四端等效电路 62

2.4.6　弱反型运用（亚阈区） 63

2.5.1　扩散电阻 65

2.5 电阻 65

2.5.2　夹层电阻 67

2.5.3　体电阻 69

2.5.4　离子注入电阻 69

2.5.5　薄膜电阻 70

2.5.6　电阻的高频参数 71

2.6 电容 73

2.6.1　pn结电容 73

2.6.2　薄膜电容 75

参考文献 76

3.1　三端器件的基本电路组态 80

第三章　集成运算放大器的单元电路 80

3.2　三端复合结构 88

3.2.1　三端复合器件的导纳矩阵 89

3.2.2　达林顿复合管 90

3.2.3　互补达林顿与箝位复合结构 94

3.2.4　CE-CB级联 95

3.3　差分放大级 98

3.3.1　小信号响应 98

3.3.2　大信号运用 101

3.3.3　失调电压 105

3.3.5　共模输入电压范围 109

3.3.4　失调电流 109

3.4　恒流源电路 110

3.5　电流镜 114

3.6　恒压源 117

3.6.1　电压源电路 117

3.6.2　参考电压 119

3.7　直流电平移动及差动-单端转换 122

3.8　集成运放电路模型 124

3.9　输入级电路 127

3.9.1　npn-pnp复合输入级 128

3.9.2　达林顿输入级 131

3.9.3　自举式输入级与基极电流补偿 132

3.10　输出级电路 134

3.11　保护电路 136

3.12　通用运放F008 139

3.13　电流差动运放 141

参考文献 142

第四章　漂移 144

4.1 温度漂移 144

4.1.1　电阻负载差分级的漂移 144

4.1.2　调零方法与零点漂移 149

4.1.3　镜像器负载差分级的零失调-零漂移调零方程 152

4.2　电源电压抑制比 156

4.3　高频稳态漂移（检波效应） 158

4.4　暂态漂移 164

4.4.1　电热反馈暂态漂移 164

4.4.2　共模输入暂态漂移 168

4.5　低漂移运放 171

4.5.1　低漂移运放的几种方案 171

4.5.2　第二级对漂移的影响 176

4.5.3　直流增益与热对称设计 177

4.5.4　低漂移运放F032 180

参考文献 183

5.1　共模抑制比的一般公式 185

第五章　共模抑制比 185

5.1.1　电阻负载差分级的共模抑制比 186

5.1.2　电流镜负载差分级 191

5.2　影响共模抑制比的机构 192

5.2.1　平衡条件的影响 193

5.2.2　电流镜的非线性 194

5.2.3　场效应差分级的情形 196

5.2.4　第二级不平衡的贡献 197

5.2.5　源阻抗的影响 199

5.3 一些差分级的共模抑制比 200

5.4 实验结果 204

参考文献 210

第六章　频率响应与频率补偿 212

6.1　同相与反相组态的频率响应 212

6.1.1　单极点响应（一阶响应） 214

6.1.2　二阶响应 215

6.1.3　极-零-极系统与偶极响应 217

6.2　频率稳定性 221

6.2.1　罗斯准则 221

6.2.2　三阶与四阶系统 222

6.2.3　零点的影响 223

6.2.4　博德图 224

6.2.5　最小稳定增益 226

6.3　运算放大器频响特性的计算 226

6.3.1　两级放大器的计算方法 227

6.3.2　两增益级运放模型 229

6.3.3　通用运放的频响计算 230

6.3.4　实验结果 232

6.4　集成运放的带宽限制 235

6.4.1　第二级：极点分裂的限度 235

6.4.2　输入级：镜极点与尾极点 236

6.4.3　输出级的问题 240

6.5 频率补偿 242

6.5.1　两增益级运放的补偿 243

6.5.2　单极点补偿 244

6.5.3　两极点补偿 245

6.5.4　零极对消补偿 249

6.5.5　慢降补偿 255

6.5.6　直馈补偿 257

参考文献 261

第七章　大信号运用 262

7.1　运放的大信号模型 262

7.2　大信号阶跃响应 264

7.2.1　响应过程 264

7.2.2　压摆率 267

7.2.3　建立时间 269

7.3　反常压摆 270

7.4　高速运算放大器 278

7.4.1　抗饱和输入级 279

7.4.2　直馈技术与偶极压缩 281

7.4.3　双通道放大器 284

7.4.4　JFET输入级运放BG313 285

7.5　大信号稳态运用 289

7.5.1　全功率带宽 289

7.5.2　描述函数 290

7.5.3　稳定性分析 291

参考文献 296

第八章 MOS运算放大器与MOS模拟集成电路 298

8.1　MOS运算放大器 299

8.1.1　基本的MOS放大级 300

8.1.2　CMOS运放电路 304

8.1.3　NMOS运放电路（单沟道全增强型） 316

8.1.4　NMOS运放电路（增强／耗尽型） 323

8.2　分立时间MOS放大器 333

8.2.1　失调误差逐级存储放大器 333

8.2.2　采样数据放大器与动态运放 337

8.2.3　电容偏置动态自举式负载 340

8.3.1　静态比较器 341

8.3　MOS比较器 341

8.3.2　自稳零比较器 343

8.3.3　交流耦合斩波稳定比较器 345

8.3.4　电荷平衡比较器 348

8.4　MOS参考电压 350

8.4.1　增强-耗尽型NMOS参考电压 350

8.4.2　CMOS参考电压 354

8.5　开关电容 359

8.5.1　基本原理 359

8.5.2　简单的开关电容网络单元 362

8.5.3　电容的性能与设计考虑 366

8.5.4　MOS开关 368

8.6　时钟振荡器 369

8.7　A/D转换器 372

8.7.1　串行A/D转换 372

8.7.2　逐次逼近A/D转换 375

8.8　SC滤波器 378

8.8.1　双线性变换 378

8.8.2　传输函数的直接实现形式 381

参考文献 384

附录　代数余子式及其运算 390

符号表 395