模拟集成电路教学课件

模拟集成电路教学课件模拟集成电路是电子信息类专业的重要课程，旨在帮助学生掌握模拟集成电路的基础知识和应用技巧课程概述课程目标课程内容本课程将深入探讨模拟集成电路的基本原理、器件特性、电路设计包括二极管、晶体管、运算放大器、滤波器、模/数转换器等模拟方法和应用场景电路核心内容集成电路的分类数字集成电路模拟集成电路处理数字信号，主要由逻辑门电处理模拟信号，主要由放大器、路组成滤波器等组成混合信号集成电路同时处理数字信号和模拟信号，集成数字和模拟电路的功能模拟电路的基本概念模拟信号1随时间连续变化的信号，例如音频信号、视频信号模拟电路2处理模拟信号，例如放大器、滤波器集成电路3将多个电子元件集成在单一芯片上，例如模拟集成电路常见模拟电路器件二极管晶体管单向导通的器件，用于整流、限幅、电流放大器件，用于放大信号、开关稳压等控制等运算放大器高增益放大器，用于放大信号、滤波、信号处理等二极管的特性和应用正向偏置反向偏置应用二极管正向导通，电流较大二极管反向截止，电流很小整流、限幅、稳压、信号检测等二极管的等效电路模型理想二极管1正向无压降，反向无电流实际二极管2正向压降约为

0.7V，反向电流很小等效模型3使用理想二极管、正向电阻、反向电阻模拟晶体管的基本工作原理基极电流1控制集电极电流，放大信号发射结2正向偏置，允许电流流过集电结3反向偏置，阻止电流流过放大电路的分类和特点电压放大电路电流放大电路放大输入电压，输出电压高于输入放大输入电流，输出电流高于输入电压电流功率放大电路放大输入信号的功率，输出功率高于输入功率常见放大电路拓扑结构差动放大电路的工作原理21输入信号差模放大两个输入端分别接入信号放大两个输入信号的差值3输出信号输出信号为差模信号运算放大器的基本性能指标开环增益输入阻抗输出阻抗无反馈时的增益，通常非常大输入端的阻抗，通常很高输出端的阻抗，通常很低运算放大器的基本应用电路反向放大器非反向放大器积分器放大输入信号并反转相位放大输入信号并保持相位对输入信号进行积分运算电压比较器电路的特点高增益阈值比较应用场景放大两个输入信号的电压差当两个输入信号电压差大于阈值时，输出信号检测、阈值控制、过压保护等信号改变状态多谐振荡器的工作原理充电过程1电容C1充电，输出信号为高电平放电过程2电容C1放电，输出信号为低电平周期3振荡周期取决于电容C1和电阻R1的值正弦波振荡器的设计振荡器振荡器RC LC利用RC电路产生正弦波信号利用LC电路产生正弦波信号，频率稳定性更高滤波电路的分类和设计低通滤波器高通滤波器12允许低频信号通过，阻挡高频允许高频信号通过，阻挡低频信号信号带通滤波器3允许特定频率范围内的信号通过，阻挡其他频率信号有源滤波器电路分析运算放大器1用于放大和滤波信号，提高滤波性能网络RC2构成滤波电路，实现特定频率的滤波有源滤波器3利用运算放大器和RC网络实现的滤波电路和转换电路D/A A/D转换器转换器D/A A/D将数字信号转换为模拟信号将模拟信号转换为数字信号采样保持电路的原理采样阶段1电路将输入信号瞬时值保存到电容中保持阶段2电路保持电容电压不变，输出稳定信号应用场景3模数转换器、信号处理、数据采集等模数转换器的性能指标/转换精度转换速度动态范围转换结果的准确性，通常用位数表示转换时间，通常用每秒采样次数表示能够转换的信号范围，通常用dB表示混合信号集成电路的特点集成度高将数字电路和模拟电路集成在同一芯片上功能强大可以实现更复杂的功能，例如信号处理、通信应用广泛应用于通信、消费电子、工业控制等领域模拟前端电路设计要点低噪声设计高线性度设计降低电路噪声，提高信号质量保证电路输出信号与输入信号之间的线性关系稳定性设计保证电路在不同环境条件下都能正常工作数模混合信号的架构IC模拟前端1负责接收和处理模拟信号数字核心2负责处理数字信号，实现控制和逻辑功能模拟后端3负责输出模拟信号或驱动负载射频集成电路的基本结构射频前端中频处理负责接收和发射射频信号负责对射频信号进行处理，转换为基带信号基带处理负责对基带信号进行解调、编码和解码射频前端电路的设计低噪声放大器混频器滤波器放大微弱的射频信号，降低噪声将射频信号转换为中频信号滤除干扰信号，保证信号质量电源管理电路的功能降压转换1将高电压转换为低电压升压转换2将低电压转换为高电压电源管理3控制和管理电路的电源，保证供电稳定电源管理的核心模块IC开关稳压器线性稳压器充电管理高效的电源转换模块，用于调节电压效率较低的电源转换模块，用于稳定电压管理电池充电过程，保证安全和效率模拟集成电路的发展趋势低功耗设计1降低电路功耗，提高能源效率高性能设计2提高电路性能指标，例如速度、精度集成度提升3将更多功能集成在同一芯片上，实现系统小型化课程总结和展望12知识体系实践能力学生掌握模拟集成电路的基础知识和学生能够设计和实现简单的模拟集成应用技巧电路3未来发展模拟集成电路在未来将继续发展，应用领域将不断扩展。