低頻電子電路_06章(20120505)

1、1 低頻電子電路低頻電子電路2 集成器件集成器件： 是指基于同一硅基片材料，通過制造工藝是指基于同一硅基片材料，通過制造工藝流程在不同區(qū)域完成二極管、晶體管、場效應流程在不同區(qū)域完成二極管、晶體管、場效應管、電阻和電容的功能區(qū)域，并經(jīng)基片表面光管、電阻和電容的功能區(qū)域，并經(jīng)基片表面光沉積鋁層和光刻工藝完成各區(qū)域的連接沉積鋁層和光刻工藝完成各區(qū)域的連接,構成具構成具有電路功能的集成器件。有電路功能的集成器件。 正因為如此，集成器件又稱正因為如此，集成器件又稱集成電路集成電路 (Integrated Circuit)。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎3集成電路制造的特性集成電路制造的特性

2、基于制造工藝流程的標準性，同一硅基片上相鄰基于制造工藝流程的標準性，同一硅基片上相鄰區(qū)域元器件的參數(shù)誤差可以控制在較小范圍內，即可區(qū)域元器件的參數(shù)誤差可以控制在較小范圍內，即可以在設計中采用對稱的電路設計理念。以在設計中采用對稱的電路設計理念。 集成器件的電容可以采用集成器件的電容可以采用PN結的結電容，也可以結的結電容，也可以采用二氧化硅絕緣方式得到；電阻則采用摻入一定雜采用二氧化硅絕緣方式得到；電阻則采用摻入一定雜質得到。為了避免占用較大的基片區(qū)域，大電容質得到。為了避免占用較大的基片區(qū)域，大電容 ( 200 pF ) 和幾十歐至幾十千歐以上的電阻，可以采用電極和幾十歐至幾十千歐以上的電阻

3、，可以采用電極外接分立元件方式完成，這樣可以實現(xiàn)較精確參數(shù)選外接分立元件方式完成，這樣可以實現(xiàn)較精確參數(shù)選擇和較理想的線性特性。此外，集成工藝不易實現(xiàn)電擇和較理想的線性特性。此外，集成工藝不易實現(xiàn)電感。感。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎4 集成電路集成電路自自1958年以來的年以來的50年發(fā)展，已達年發(fā)展，已達到在單個基片上制作幾千萬個晶體管或場效應到在單個基片上制作幾千萬個晶體管或場效應管的完整電子系統(tǒng)水平。與分立元件相比，具管的完整電子系統(tǒng)水平。與分立元件相比，具有體積小、重量輕、耗電少，由此制作的成品有體積小、重量輕、耗電少，由此制作的成品電路系統(tǒng)可靠性高、性能好，成本低。電路

4、系統(tǒng)可靠性高、性能好，成本低。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎5 集成電路集成電路按其處理的信號類型的不同，分按其處理的信號類型的不同，分為處理數(shù)字信號的數(shù)字集成電為處理數(shù)字信號的數(shù)字集成電 路、處理模擬信路、處理模擬信號的模擬集成電路，以及模數(shù)混合集成電路三號的模擬集成電路，以及模數(shù)混合集成電路三大類。大類。 數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路有與、或、非等數(shù)字邏輯電有與、或、非等數(shù)字邏輯電路，路，模擬集成電路模擬集成電路有集成運算放大器（或集成有集成運算放大器（或集成增益器件）等，增益器件）等，模數(shù)混合集成電路模數(shù)混合集成電路有各種模擬有各種模擬比較器和數(shù)模、模數(shù)轉換器等。比較器和數(shù)模、模數(shù)

5、轉換器等。第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎66.1集成增益器件集成增益器件 集成增益器件，又稱集成增益器件，又稱集成運算放大器集成運算放大器，具，具體可分為雙極型集成增益器件和體可分為雙極型集成增益器件和MOS集成增益集成增益器件。器件。 集成運算放大器具有高增益、高可靠性等集成運算放大器具有高增益、高可靠性等優(yōu)點。能作為通用增益器件，象晶體管一樣，優(yōu)點。能作為通用增益器件，象晶體管一樣，廣泛運用于對模擬信號的運算處理和信號放大，廣泛運用于對模擬信號的運算處理和信號放大，以及比較判斷等電路領域。以及比較判斷等電路領域。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎7 從內部組成看，集成運放是一

6、個雙輸入的從內部組成看，集成運放是一個雙輸入的多級級聯(lián)的直接耦合電路，其等效方框圖如圖多級級聯(lián)的直接耦合電路，其等效方框圖如圖6-1-1所示。所示。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎8 它的典型輸入級為各種改進型的差分放大它的典型輸入級為各種改進型的差分放大電路；中間級（對電路；中間級（對CMOS集成電路可能沒有該集成電路可能沒有該級放大）是由一到兩級放大電路組成的高增益級放大）是由一到兩級放大電路組成的高增益電路；輸出級采用能適應輸出負載需求的放大電路；輸出級采用能適應輸出負載需求的放大電路；偏置電路采用恒流源偏置電路。電路；偏置電路采用恒流源偏置電路。 此外，在組成電路中，還附有電平

7、位移電此外，在組成電路中，還附有電平位移電路、保護輸出級管子安全工作的過載保護電路，路、保護輸出級管子安全工作的過載保護電路，以及還可能附有自動恒溫控制電路等其它提升以及還可能附有自動恒溫控制電路等其它提升電能性能的輔助電路。電能性能的輔助電路。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎9 電壓型集成運放電壓型集成運放（本章簡稱（本章簡稱集成運放集成運放）的電路符號）的電路符號如圖如圖6-1-2(a)、(b)所示，其中所示，其中(a)為國內常用符號，為國內常用符號，(b)為國外常用符號。圖中電位、分別與符號內的同相輸為國外常用符號。圖中電位、分別與符號內的同相輸入端入端“+”號和反相輸入端號和反

8、相輸入端“ ”的電位相對應，電位的電位相對應，電位代表輸出電極的響應電位；輸入與輸出的信號轉移關代表輸出電極的響應電位；輸入與輸出的信號轉移關系如圖系如圖6-1-2(c)所示。所示。 (a) (b) (c) (d)第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎10 從輸入與輸出的信號轉移關系可以得出如下結論：從輸入與輸出的信號轉移關系可以得出如下結論：該電路的總體特性與差分放大器的大信號特性該電路的總體特性與差分放大器的大信號特性(圖圖4-3-4)類似，即該器件屬于非線性器件。從電路運用分析角類似，即該器件屬于非線性器件。從電路運用分析角度看，特性可以用三條漸進線描述，如圖度看，特性可以用三條漸進線描

9、述，如圖6-1-2(d)所示所示,即即 較小，較小，較大，-omin-vd-omaxo)(Avvvvvvvvvvv第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎11 通常將特性中原點附近的區(qū)域稱為通常將特性中原點附近的區(qū)域稱為小信號小信號放大區(qū)（也稱線性區(qū)），放大區(qū)（也稱線性區(qū)），可以完成輸入差模信可以完成輸入差模信號的線性放大；在輸出最大值或最小值時，則號的線性放大；在輸出最大值或最小值時，則對應于管子內部的對應于管子內部的截止截止和和飽和飽和（晶體管）、或（晶體管）、或截止和可變電阻（場效應管）的非放大狀態(tài)，截止和可變電阻（場效應管）的非放大狀態(tài)，通常統(tǒng)稱為增益器件的飽和區(qū)。通常統(tǒng)稱為增益器件的飽

10、和區(qū)。 從電特性看，集成運放輸入電阻大，從幾從電特性看，集成運放輸入電阻大，從幾十十k 到幾十到幾十M ，而輸出電阻較小，從幾百，而輸出電阻較小，從幾百 到幾十到幾十 ；在小信號放大區(qū)，它的增益可高達；在小信號放大區(qū)，它的增益可高達(60140dB)，即是一種較理想的增益器件。，即是一種較理想的增益器件。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎12 基于電路內部的直接耦合特點，集成運放基于電路內部的直接耦合特點，集成運放也存在溫漂問題。同時，在雙直流電源的條件也存在溫漂問題。同時，在雙直流電源的條件下，會通過內部設計，使輸入信號端電位為零下，會通過內部設計，使輸入信號端電位為零時，輸出端電位也

11、為零，即有利于在與其它集時，輸出端電位也為零，即有利于在與其它集成運放連接時，不需要考慮它們之間的電平配成運放連接時，不需要考慮它們之間的電平配置問題。但在單電源工作時，必須外加直流偏置問題。但在單電源工作時，必須外加直流偏置電路。置電路。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎136.1.1 雙極型集成增益器件雙極型集成增益器件 雙極型集成增益器件是在很小的硅片雙極型集成增益器件是在很小的硅片(例如例如1mm2)上，將成千上萬個等效元器件連接成的電路整體，由上，將成千上萬個等效元器件連接成的電路整體，由于工藝上的原因，內部等效元器件具有如下特點：于工藝上的原因，內部等效元器件具有如下特點：

12、元器件參數(shù)的絕對值不易控制，但對于多個對稱元器件參數(shù)的絕對值不易控制，但對于多個對稱元器件的參數(shù)則能做到較好的一致性。元器件的參數(shù)則能做到較好的一致性。 限于工藝，內部單個等效限于工藝，內部單個等效 PNP 管的管的 1000以上的晶體管。以上的晶體管。第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎14 為了簡化工藝，二極管采用將晶體管的發(fā)射結或為了簡化工藝，二極管采用將晶體管的發(fā)射結或集電結短路方式實現(xiàn)，即管子制造只保留雙極型晶體集電結短路方式實現(xiàn)，即管子制造只保留雙極型晶體管的制造工藝。管的制造工藝。 為了避免占用較大的基片區(qū)域，交流電阻值大于為了避免占用較大的基片區(qū)域，交流電阻值大于幾十幾十k

13、時，可考慮采用恒流源方式實現(xiàn)，或外接。時，可考慮采用恒流源方式實現(xiàn)，或外接。 本節(jié)以雙極型工藝制造的本節(jié)以雙極型工藝制造的F007（也稱，或（也稱，或LM741）集成運放為例，給出電壓型集成放大單元的分析。集成運放為例，給出電壓型集成放大單元的分析。 F007內部電路具體分為四部分，即偏置電路、輸內部電路具體分為四部分，即偏置電路、輸入放大級、中間放大級和輸出放大級。入放大級、中間放大級和輸出放大級。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎15圖6-1-3F007集成運放內部等效電路第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎1617圖圖6-1-5F007的偏置電路的偏置電路第第 6 章集成器件基礎

14、章集成器件基礎186.1.2 MOS集成增益器件集成增益器件 根據(jù)管子隔離的需要，以及根據(jù)管子隔離的需要，以及MOS集成電路集成電路制造工藝水平的限制，其內部各制造工藝水平的限制，其內部各MOS管的襯底管的襯底不可能總具有相同的電位，即不可能總具有相同的電位，即MOS管襯底不總管襯底不總是與相應的是與相應的MOS管源極相連接。正因為如此，管源極相連接。正因為如此，針對不同情況的放大單元電路，其電路結構也針對不同情況的放大單元電路，其電路結構也應有所不同，圖應有所不同，圖6-1-6給出了常見的三種情況。給出了常見的三種情況。圖中，圖中，T1管為放大管，管為放大管，T2管為管為T1管的有源負載管的

15、有源負載管。管。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎19（a） （b） （c）（a）以地為襯底）以地為襯底 （b）以地為襯底）以地為襯底 （c）分別以最高和最低電位為襯底）分別以最高和最低電位為襯底圖6-1-6MOS集成內部單元放大器第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎20 其中，其中，(a)、(b)兩圖中管子的襯底均是與電路最兩圖中管子的襯底均是與電路最低電位地相連接，因其兩管子均為低電位地相連接，因其兩管子均為N溝道，即可以采溝道，即可以采用單一的用單一的N溝道溝道MOS集成工藝制作技術完成，因此統(tǒng)集成工藝制作技術完成，因此統(tǒng)稱為稱為NMOS放大單元電路。其中，放大單元電路。其中，(

16、a)圖兩管均為增強圖兩管均為增強型管子，也稱為型管子，也稱為E/E放大器，放大器，(b)圖因含增強和耗盡型圖因含增強和耗盡型兩種管子，則稱為兩種管子，則稱為E/D放大器。放大器。 通常將襯底電位不同的放大單元電路稱為通常將襯底電位不同的放大單元電路稱為CMOS放大單元電路，典型電路如圖放大單元電路，典型電路如圖6-1-6 (c)所示；該電路所示；該電路對應的集成制造工藝稱為對應的集成制造工藝稱為CMOS集成工藝（集成工藝（CMOS，Complementary MOS）。圖）。圖6-1-7為圖為圖6-1-6 (c)的典型的典型CMOS雙管的結構示意圖。雙管的結構示意圖。 第第 6 章集成器件基礎

17、章集成器件基礎21圖6-1-7圖6-1-6(c)的CMOS雙管結構示意圖 綜上所述，無論綜上所述，無論NMOS或是或是CMOS放大電路，放大電路，放大管和負載管的襯底都可能與管子的源極電位不放大管和負載管的襯底都可能與管子的源極電位不一致，因此，我們在管子小信號等效電路中必需考一致，因此，我們在管子小信號等效電路中必需考慮襯底與源極電壓差對導電溝道的影響。慮襯底與源極電壓差對導電溝道的影響。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎22 在集成電路的分析與設計中，除了考慮襯在集成電路的分析與設計中，除了考慮襯底帶來的影響外，我們或應該充分重視各級間，底帶來的影響外，我們或應該充分重視各級間，以及

18、各以及各PN結間的電容在高頻應用時帶來的影響。結間的電容在高頻應用時帶來的影響。由于過多涉及集成內部的制造和技術問題，這由于過多涉及集成內部的制造和技術問題，這里就不在敘述。里就不在敘述。 圖圖6-1-9給出了給出了SJ14573CMOS類程控集成類程控集成放大器的原理圖。放大器的原理圖。 圖中圖中T6、T3和和T8為偏置電路，分別為第一為偏置電路，分別為第一放大級和輸出級提供工作電流放大級和輸出級提供工作電流IQ1,4和和IQ8 。其中，。其中，T6和和RRET電阻決定基礎電流，即間接決定工作電阻決定基礎電流，即間接決定工作電流電流IQ1,4和和IQ8的大小。的大小。 第第 6 章集成器件基

19、礎章集成器件基礎23第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎24 圖中圖中T1和和T4為差分放大電路，為差分放大電路，T2和和T5為動為動態(tài)電流鏡，完成雙端輸出變單端輸出的轉換，態(tài)電流鏡，完成雙端輸出變單端輸出的轉換，較好保證了第一級的增益；電路的第二級放大較好保證了第一級的增益；電路的第二級放大由由T7構成。構成。 該電路具有較大的的放大能力，但也存在該電路具有較大的的放大能力，但也存在輸出電阻大，帶負載能力較差等特點。輸出電阻大，帶負載能力較差等特點。 圖圖6-1-10給出了給出了TLC2202CMOS集成放大器。集成放大器。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎25圖6-1-10 TLC

20、2202集成運放內部等效電路第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎266.1.3 集成增益器件的技術指標集成增益器件的技術指標 基于集成增益器件內部的差放和多級放大的直接基于集成增益器件內部的差放和多級放大的直接耦合特點，集成增益器件的參數(shù)應包括直接耦合和差耦合特點，集成增益器件的參數(shù)應包括直接耦合和差放電路的參數(shù)組成。放電路的參數(shù)組成。 一般來說，在應用集成增益器件的電路設計中，一般來說，在應用集成增益器件的電路設計中，正確理解和運用其特性參數(shù)，是評價和選擇集成增益正確理解和運用其特性參數(shù)，是評價和選擇集成增益器件所必需的。但由于集成增益器件的參數(shù)名目很多，器件所必需的。但由于集成增益器件的

21、參數(shù)名目很多，以及各生產(chǎn)廠家給出的參數(shù)的不同，我們只能就一些以及各生產(chǎn)廠家給出的參數(shù)的不同，我們只能就一些未提及的基礎參數(shù)講解如下。未提及的基礎參數(shù)講解如下。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎271、直流參數(shù)、直流參數(shù) 直流參數(shù)包括輸入失調電壓直流參數(shù)包括輸入失調電壓VIO和輸入失調電流和輸入失調電流IIO、輸入失調的溫度系數(shù)、輸入失調的溫度系數(shù)VIO/T(和和IIO/T)(溫漂溫漂)、輸入偏置電流輸入偏置電流IIB 、電源電壓抑制比、電源電壓抑制比KSVR等。等。 其中，雙極性晶體管作為輸入級的集成增益器件，其中，雙極性晶體管作為輸入級的集成增益器件，其輸入失調電壓在其輸入失調電壓在1

22、mV10mV范圍，輸入直流偏流范圍，輸入直流偏流在在10nA1A范圍，輸入失調電流與輸入直流偏流大范圍，輸入失調電流與輸入直流偏流大小直接相關；場效應管作為輸入級的集成增益器件時，小直接相關；場效應管作為輸入級的集成增益器件時，輸入失調電壓較大，輸入直流偏流小于輸入失調電壓較大，輸入直流偏流小于0.1nA。 一般說來，輸入失調電壓和電流、輸入失調的溫一般說來，輸入失調電壓和電流、輸入失調的溫度系數(shù)、輸入偏置電流均與溫度有關，即這些指標大度系數(shù)、輸入偏置電流均與溫度有關，即這些指標大小應理解為在特定溫度下的，若溫度不同，則數(shù)值應小應理解為在特定溫度下的，若溫度不同，則數(shù)值應有所變化。通常失調電壓

23、溫漂系數(shù)在有所變化。通常失調電壓溫漂系數(shù)在10V/oC。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎28 對于高精度、低溫票集成增益器件，則失調、溫對于高精度、低溫票集成增益器件，則失調、溫漂均較小，如輸入失調電壓在漂均較小，如輸入失調電壓在0.1V20V范圍，失調范圍，失調電壓溫漂系數(shù)在電壓溫漂系數(shù)在1V/oC。 電源電壓抑制比。在線性區(qū)工作時，將輸入失調電源電壓抑制比。在線性區(qū)工作時，將輸入失調電壓隨電源電壓改變的變化率定義為電源電壓抑制比，電壓隨電源電壓改變的變化率定義為電源電壓抑制比，即即 CCIOVVSVRKEEIOVV 或（6-1-3）一般來說，不同直流電源引起的是有差異的。一般來說，

24、不同直流電源引起的是有差異的。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎292、信號參數(shù)、信號參數(shù) 該類參數(shù)包含差模開環(huán)增益該類參數(shù)包含差模開環(huán)增益Ad、開環(huán)共模增益、開環(huán)共模增益Ac、共模抑制比共模抑制比KCMR、開環(huán)帶寬、開環(huán)帶寬BW、差模輸入阻抗、差模輸入阻抗Zid、共模輸入阻抗共模輸入阻抗Zic和輸出阻抗和輸出阻抗Zo 、等效輸入噪聲電壓；、等效輸入噪聲電壓；以及輸出峰以及輸出峰-峰電壓值峰電壓值Vopp、最大差模輸入電壓、最大差模輸入電壓VidM和和最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓VicM 。 等效輸入噪聲電壓。特指在屏蔽良好、無輸入時，等效輸入噪聲電壓。特指在屏蔽良好、無輸入時，集成

25、增益器件輸出端產(chǎn)生的任何交流無規(guī)則的干擾電集成增益器件輸出端產(chǎn)生的任何交流無規(guī)則的干擾電壓按差模增益換算到輸入端的等效電壓。通常其值在壓按差模增益換算到輸入端的等效電壓。通常其值在10V20V。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎30 輸出峰輸出峰-峰電壓值峰電壓值Vopp 。在特定的負載下，。在特定的負載下，集成增益器件能輸出的最大不失真電壓幅度。集成增益器件能輸出的最大不失真電壓幅度。一般來說，正負擺幅會有所不同。一般來說，正負擺幅會有所不同。 最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓VidM 。它指兩輸入端允。它指兩輸入端允許加入的最大電壓差。許加入的最大電壓差。 最大共模輸入電壓最大共模輸

26、入電壓VicM 。它指在規(guī)定共模。它指在規(guī)定共模抑制比條件下，兩輸入端允許加入的最大共模抑制比條件下，兩輸入端允許加入的最大共模輸入電壓。輸入電壓。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎313、快速轉換信號參數(shù)、快速轉換信號參數(shù) 轉換速度轉換速度 SR 、建立時間、建立時間 ts 。該類參數(shù)強調的是。該類參數(shù)強調的是電路反應時間，常用于開關應用領域，如開關電路、電路反應時間，常用于開關應用領域，如開關電路、比較器應用等。比較器應用等。 轉換速度轉換速度 SR。在特定的負載下，集成增益器件輸。在特定的負載下，集成增益器件輸入階躍大信號時輸出的最大變化率，如圖入階躍大信號時輸出的最大變化率，如圖

27、6-1-11（a）所示。一般來說，集成增益器件的同相輸入端和反向所示。一般來說，集成增益器件的同相輸入端和反向輸入端的轉換速率存在差異，輸出波形的前沿和后沿輸入端的轉換速率存在差異，輸出波形的前沿和后沿的轉換速率也存在差異。通常其值在的轉換速率也存在差異。通常其值在 1V/s，高速型，高速型集成增益器件轉換速率會大于集成增益器件轉換速率會大于 10V/s。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎32（a）轉換速度含義）轉換速度含義 （b）建立時間含義）建立時間含義 圖圖6-1-11 快速轉換信號參數(shù)快速轉換信號參數(shù)第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎33我們必須指出：增益器件在使用時，應注意

28、如下問題：我們必須指出：增益器件在使用時，應注意如下問題：（1）注意手冊的指標是在一定條件下測量得出的，）注意手冊的指標是在一定條件下測量得出的，該測量條件并非是你的應用條件，因此手冊的指標只該測量條件并非是你的應用條件，因此手冊的指標只具有參考意義。具有參考意義。（2）在實際中，器件的各種指標往往不能同時達到）在實際中，器件的各種指標往往不能同時達到最優(yōu)。如場效應管雖然有高的輸入電阻和低的輸入偏最優(yōu)。如場效應管雖然有高的輸入電阻和低的輸入偏置電流，但電路的失調電壓會較大。對于弱信號下的置電流，但電路的失調電壓會較大。對于弱信號下的應用，則更應關注噪聲系數(shù)、失調和溫漂。應用，則更應關注噪聲系數(shù)

29、、失調和溫漂。（3）在強沖擊電壓、電流環(huán)境下的應用時，應選用）在強沖擊電壓、電流環(huán)境下的應用時，應選用帶過壓、過流、過熱等具有較強保護功能的增益集成帶過壓、過流、過熱等具有較強保護功能的增益集成器件。器件。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎34356.2集成與非、或非的電路基礎集成與非、或非的電路基礎 為了適應數(shù)字信號的邏輯處理，人們已將集成技為了適應數(shù)字信號的邏輯處理，人們已將集成技術應用于數(shù)字電路領域。從分析角度講，該領域的電術應用于數(shù)字電路領域。從分析角度講，該領域的電路屬于增益器件的大信號應用。下面就基礎的邏輯電路屬于增益器件的大信號應用。下面就基礎的邏輯電路原理講解如下。路原理

30、講解如下。1. 基礎邏輯非門基礎邏輯非門 根據(jù)表根據(jù)表3-2-1的非邏輯信號目標，即輸入代表信息的非邏輯信號目標，即輸入代表信息1的高電平時，電路應輸出低電位；當輸入代表信息的高電平時，電路應輸出低電位；當輸入代表信息0的低電平時，電路應輸出高電位。由此，可以采用共的低電平時，電路應輸出高電位。由此，可以采用共發(fā)射極晶體管電路的反相原理來實現(xiàn)邏輯非的數(shù)字信發(fā)射極晶體管電路的反相原理來實現(xiàn)邏輯非的數(shù)字信號處理，具體電路如圖號處理，具體電路如圖 6-2-1(a)所示。所示。 第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎36 （a）原理圖）原理圖 （b）分析曲線）分析曲線圖圖6-2-1 邏輯非門電路原理邏

31、輯非門電路原理 下面分析的關鍵是找出：代表信息下面分析的關鍵是找出：代表信息1和和0的高、的高、低電平大小和范圍。低電平大小和范圍。第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎37 由圖由圖6-2-1(b)可知，在晶體管處于飽和狀態(tài)時，電可知，在晶體管處于飽和狀態(tài)時，電路輸出低電平為路輸出低電平為 （6-2-1） satCEOVv 設晶體管處于飽和和放大的臨界狀態(tài)時，可得設晶體管處于飽和和放大的臨界狀態(tài)時，可得 （6-2-2） 實際晶體管飽和輸出電壓在實際晶體管飽和輸出電壓在0.10.3V左右，則左右，則 satCEVvmaxOL VvV3 . 01 . 0L（6-2-5）第第 6 章集成器件基礎章

32、集成器件基礎38 如考慮到晶體管截止時，輸出電壓約為的情況，如考慮到晶體管截止時，輸出電壓約為的情況，電路高電平應限制在電路高電平應限制在 （6-2-6） CCVv H 若進一步考慮到，晶體管截止時的若進一步考慮到，晶體管截止時的 的實際的實際情況。為使電路可計算，此時電流用穿透電流情況。為使電路可計算，此時電流用穿透電流 ICEO 來來勁時表示，則電路高電平的限制范圍為勁時表示，則電路高電平的限制范圍為 （6-2-7） 0CiCEOCCCIRVvH第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎392. 晶體管集成邏輯與非門晶體管集成邏輯與非門 與非邏輯電路是指能完成如表與非邏輯電路是指能完成如表6-

33、2-1所示的輸入輸所示的輸入輸出關系的具體電路。出關系的具體電路。 輸入特輸入特性描述性描述輸入輸入 viA輸入輸入 viB輸入輸入 viC中間量中間量vc1輸出輸出vo輸入含一輸入含一個個0以上以上00001001010011100101110輸入全輸入全111110第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎40 晶體管集成邏輯與非門的典型邏輯電路如圖晶體管集成邏輯與非門的典型邏輯電路如圖6-2-2所示。圖中輸入級的管完成邏輯與的功能，中間級和所示。圖中輸入級的管完成邏輯與的功能，中間級和輸出級一起完成邏輯非的功能。輸出級一起完成邏輯非的功能。 （a）原理圖 （b）輸入輸出關系曲線第第 6 章集

34、成器件基礎章集成器件基礎41 其中，其中，T1管的邏輯與功能是利用管的邏輯與功能是利用T1管的多發(fā)射級管的多發(fā)射級晶體管來實現(xiàn)的。類似于題圖晶體管來實現(xiàn)的。類似于題圖1-13(b)的二極管的邏輯的二極管的邏輯關系，具體可采用圖關系，具體可采用圖6-2-3來說明來說明(a)集成內部示 (b)等效電路符號 (c)原理說明圖圖6-2-3 多發(fā)射級晶體管第第 6 章集成器件基礎章集成器件基礎42 由圖由圖6-2-2(b)可見，該集成電路輸入低電平可見，該集成電路輸入低電平在在0.350.6V，高電平在，高電平在23.6V范圍內是可靠范圍內是可靠的。當然，若考慮到溫度等因素的影響，我們的。當然，若考慮到溫度等因素的影響，我們在實際中還應留有余地，有關討論，可以參見在實際中還應留有余地，有關討論，可以參見數(shù)字電路的相關課程教材。數(shù)字電路的相關課程教材。 第第 6 章集成