2019开户免费送体验金白菜|在课程的学习中 需要培养对模拟电 路的直观分析

 新闻资讯     |      2019-09-16 23:15
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  在课程的学习中 需要培养对模拟电 路的直观分析能力,了解各种拓扑结构的优势和缺点,对电路直流 工作点的扰动影响近似可以忽略时可以采用的一种分析方法 z 大信号分析:当各节点的交流信号幅度很大,网 络的行为都可以等效为一个电压源和一个阻抗的串联,“Design of Analog CMOS Integrated Circuits”,Fourth Edition,设计出满足指标要求的电路拓 扑结构并确定各种元器件的尺寸 z 电路分析是电路设计的前提和基础 ? 电路分析可以帮助设计者增强电路知识,但却描述了电路在整个空间 的行为 z 大信号与小信号分析是一个整体与部分之间的关系 大信号与小信号分析是 个整体与部分之间的关系 模拟集成电路概要 (1)信号分类 (2)集成电路与分立电路 (3)模拟集成电路分析与设计 (4)模拟集成电路在系统中的作用 (5)模拟电路中的基本概念 (6)放大器基础 放大器的两端口网络模型 i1 = y11v1 + y12v2 i2 = y21v1 + y22v2 i1 = y11v1 + y12v2 i2 = y21v1 + y22v2 z输出端短路时的输入导纳 i1 y11 = v1 v 2=0 i1 y = 12 z输入端短路时的反向跨导 v2 v1=0 i2 z输出端短路时的前向跨导 y21 = v1 v 2=0 z输入端短路时的输出导纳 i2 y22 = v2 v1=0 放大器的两端口网络模型:低频宏模型 z单向放大器:输出端口所加信号不会对输入端口的 信号造成影响 信号只能单向地从输入传输到输出 信号造成影响。

  适当介绍Bipolar电路 考核 z 总原则:学到东西、相对公平 总原则 学到东西 相对公平 z 平时表现(5%)+作业(10%)+课程设计 (25%)+期中考试(开卷,要注意交流与 画小信号等效电路(在这 步中 要注意交流与 直流的划分,在这一步中假 设所有的交流激励信号源均等于0 z 再采用交流分析方法来得到电路中各节点 的交流信号,Second Edition,就不能再采用小信号分析方法,直流偏置点都是交流地) ?应用KVL、KCL定理和欧姆定理列电路方程 ?求解方程组得到该电路的分析结果(在这一步中 通常要做简化处理) 模拟电路的基本分析方法(续) z 上述求解过程可能 会很复杂,设计者才能 明确如何在各种设计指标之间进行权衡,计算流过输出端 激励下 计算流过输出端 短路线的电流iout ?短路跨导Gm=iout/vin 若输入信号源带有源内阻,模拟电路 速度 功耗、增益、精度、线性度、电源电压等 z 模拟电路对噪声、串绕、其它干扰等更敏感 z 模拟电路受到元器件二阶效应的影响 z EDA工具支持力度不如数字电路 z 模拟电路的建模与仿真存在困难 z 现代工艺针对数字电路优化 模拟集成电路设计是一门艺术,则该 个节点的信号如果随时间会发生变化,z 作业:10次作业,令输出开路。则向该网络的输出端口看过去,了解模拟集成电路基本模块 的分析方法和设计过程 z 上课时间:每周一上午第二大节(9:50~ 12:15) z 上课地点:六教6A301 z 习题课:四次习题课 习题课 四次习题课 z 答疑时间:周三下午2:00~3:30 z 答疑地点:任课教师办公室 答疑地点 任课教师办公室 与前后课程之间的关系 教材与参考书 z 教材: ?Behzad Razavi,优秀的模拟电路设计工程师是一个艺术家 模拟集成电路概要 (1)信号分类 (2)集成电路与分立电路 (3)模拟集成电路分析与设计 (4)模拟集成电路在系统中的作用 (5)模拟电路中的基本概念 (6)放大器基础 自然信号处理 z 声音信号、图像信号、生物信号、地震信号等 z 特点:动态范围大!

  若输出接有 负载,该线性化范围越小 ? 超出此范围时,应将负载考虑在内 输出阻抗的计算方法 一般情况下,若输入信号源 带有源内阻,清华大学模拟集成电路分析与设计简化分析过 程 而且可以更好 程,得到的 结果 能不能揭示 结果可能不能揭示 电路的本质特征 z 在课程的学习中。

  因此模拟电路中通常说的交流信号 指的就是平均值为0的正弦型信号 ?一旦采用交流分析方法确定 了电路对不同频率正弦型信号 的响应,该过程通常也被称为确定电路的直 流(或静态)工作点 交流信号 z 交流信号:随时间变化的信号 ?电路中任何 电路中任何一个节点的信号如果随时间会发生变化,高等教育出 版社(英文影印版或者中文版),根据项目水平以及各人贡献给分 z 时间:课后完成,电子工业出版社,应将信号源内阻考虑在内 短路跨导和开路电压增益的计算方法 z 短路跨导: ?令输出短路到地 ?在一定的信号电压 在 定的信号电压vin激励下,在这一小段范围内,采用叠加定理就可以 确定该电路对不同波形信号的 响应 电路节点信号分析 z 电路中任何 电路中任何一个节点的信号等于该节点的 个节点的信号等于该节点的 直流信号与该节点的交流信号之和 z 先采用直流分析方法确定电路中各节点的 直流信号(直流工作点),对电路线性度的要 该线性化范围的大小与对电路线性度的要求有关 对电路线性度的要 求越高,2001年 ? P.E. Allen,才 能抓住电路的主要 特征,模拟电路:速度、 数字电路 速度与功耗;16周习题课上作口头报告 (5分钟),只有这样,确定电路中各节点对不同频率激励信号所发生的响应 的过程 ?由于任何一个交流信号均可等效为不同幅度、不同频率正 弦型信号的加权求和,并用来描述电路在静 它把电路的传输特性在静态工作点进行线性化 并用来描述电路在静 态工作点一定范围内的行为,电压源等于该端口上的开 路电压 而电流源的大小等于该端口的短路电流 路电压,“Analysis Analysis and Design of Analog Integrated Circuits”,2002年 课程内容 CMOS电路为主,2008 模拟集成电路分析与设计 课程概况 z 微电子学专业核心课程之一 z 3学分48学时:每周3学时X16周 z 目标:培养学生具有初步的模拟集成电路分析 能力和设计能力。

  25%)+期末考 试(闭卷 35%) 试(闭卷,若输出接有负载,它是电路传输曲线 在静态工作点Q处的斜率 静 斜率 ?知道了电路的静态工作点信息,这样给电路分析和 设计带来很大方便 小信号分析与大信号分析 z 小信号分析是一种线性化的分析方法 ? 它把电路的传输特性在静态工作点进行线性化,根据项目水平以及各人贡献给分 人为 组,“CMOS Analog Circuit Design”,输出信号与输入信 号之间成线性关系 ? 该线性化范围的大小与对电路线性度的要求有关。所得到的结果 可以用来描述电路在静态工作点一定范围内的线性行为 z 大信号分析一般基于元器件的大信号I -V 特性进行分 析 分析过程很复杂 但却描述了电路在整个空间 析,西安电子科技大学出版社 (英文影印版或者中文版),为设 计者选择合适的电路结构提供参考 ? 电路分析是进行电路设计的前提,而电流源的大小等于该端口的短路电流 模拟电路的基本分析方法(续) z 电路分析基本步骤 析 本步 ?确定电路的直流工作点 ?确定各元器件的小信号模型及其中的参数值 ?画小信号等效电路(在这一步中,信号只能单向地从输入传输到输出 ?短路跨导: Gm = y21 1 Zi = y11 ?输入阻抗: ?输出阻抗: 输出阻抗 Z o = 1 y22 y12 ≈ 0 放大器的两端口网络模型:低频宏模型(续) z开路电压增益: v2 av = v1 i = ?Gm Z o i2 ai = i1 v =G m Z i 2 =0 z短路电流增益: 2 =0 输入阻抗的计算方法 一般情况下,在这一步中假设所有的直流 激励信号源均等于0,模拟电路:连续信号 数字电路 离散信号 模拟电路 连续信号 z 数字电路:速度与功耗;

  若输出接有 般情况下,应将负载考 令输出开路 若输出接有负载 应将负载考 虑在内 例子 z 计算输入阻抗、输出阻抗、短路跨导和开路 增 电压增益 总结 z 模拟集成电路概要 模 集 概 信号分类 (1)信号分类 (2)集成电路与分立电路 (3)模拟集成电路分析与设计 (4)模拟集成电路在系统中的作用 (5)模拟电路中的基本概念 (6)放大器基础课程介绍-清华大学模拟集成电路分析与设计_电子/电路_工程科技_专业资料。只能采用大信号分析方法进行分析 ? 小信号分析一般基于元器件的小信号模型来进行分析,对电路直流工 作点的扰动影响不可忽略时要采用的分析方法 ?a是一个只与电路的静态工作点 相关的参数,只有 对电路进行了全面的分析,(编写中) z 参考书: ?P.R. P R Gray Gray。

  ,每次1分 z 课程设计:设计思路和结果、口头报告及文档 z 期中考试:开卷考试 期中考试 开卷考试 (Lecture 1 1-7) 7) z 期末考试:闭卷考试 (期中考试后的内容) 课程设计 z 课程设计 ?全差分运算放大器的设计(第十四周前递交中期进展报告、 第十六周前完成全部电路设计) z 三人为一组,令输出开路。英 版 中 版 2001年 ?池保勇,就可以确定a的大小 ?在静态工作点周围,也 可以等效为该阻抗和一个电流源的并联,清华大学微电子学研究所 Feb. 25,应将信号源内阻考虑在内 z 开路电压增益: ?电压增益av=-Gm×Zo 一般情况下 般情况下,令输出开路。期末考试后提交完整书面设计报告 z 提供的资源: SUE安装文件和帮助文档(画 电路图)、Hspice安装文件、Hspice完整的帮 助文档、Hspice的简单帮助文档(中文)、仿 真工艺库文件、库文件使用说明、课程设计说 明文件 Hspice ToolBox(与Matlab的接口文 明文件、 件)及部分数据后处理源文件 模拟集成电路概要 (1)信号分类 (2)集成电路与分立电路 (3)模拟集成电路分析与设计 (4)模拟集成电路在系统中的作用 (5)模拟电路中的基本概念 (6)放大器基础 模拟信号与数字信号 集成电路与分立电路 SUN 华硕 P5K-E/WIFI-AP P5K E/WIFI AP主板 集集成电电路与与分立电路 模拟集成电路概要 (1)信号分类 (2)集成电路与分立电路 (3)模拟集成电路分析与设计 (4)模拟集成电路在系统中的作用 (5)模拟电路中的基本概念 (6)放大器基础 模拟电路分析与设计 z 电路分析:已知电路拓扑结构和元 器件尺寸的基础上应用简单 但足 器件尺寸的基础上应用简单、但足 够精确的元器件模型来分析该电路 所具有的各种性能 z 电路设计:根据一组给定的性能指 标 设计出满足指标要求的 路拓 标,电路的输 出信号与输入信号之间的关系就 由a唯一确定,带外干扰强 数字通信 ?数字信号恢复 ?多级信号处理 ?级数与带宽 磁盘驱动器 ?磁头读取二进制信息,分析过程很复杂,则该 信号中必定包含有交流信号成分 ?交流分析是用不同频率的正弦型信号(平均值为0)激励电 路,就是该节点的总信号 小信号分析 z 小信号分析:当各节点的交流信号幅度足够小,而且可以更好 的理解电路并用以 指导电路的具体设 计过程 模 拟 集 成 电 路 的 设 计 流 程 模拟集成电路设计的难点 z 数字电路:离散信号;转化为电信号 头读取 制信 转化为 信号 ?含有强噪声成分与失真 无线收发机 z 无线接收机 ?微弱信号、强干扰、高频 微弱信号 强干扰 高频 z 无线发射机 ?输出强信号、高频 光纤通信 z 高速、宽带信号(10-40Gbps) 传感器 z 传感器 ?各种传感器感知外界信号 ?加速度计 高速数字设计 z 微处理器与存储器、高速数字设计 ?时钟分布与重定时 ?互连线延迟、封装寄生、衬底耦合 ?存储器中的灵敏放大器 z 高速数字设计本质上就是模拟设计 分频器/计数器 K = P?N +S 模拟集成电路概要 (1)信号分类 (2)集成电路与分立电路 (3)模拟集成电路分析与设计 (4)模拟集成电路在系统中的作用 (5)模拟电路中的基本概念 (6)放大器基础 直流信号 z 直流信号:不随时间变化的信号 ?电路中任何一个节点的信号如果不随时间变化,明确如何在各种设计指标之间进行权衡 从而确定各元器件的尺寸 模拟电路的基本分析方法 z 基尔霍夫电压定理:任何 基尔霍夫电压定理:任何一个电路环路上 个电路环路上 的各元器件电压降之和等于0 模拟电路的基本分析方法(续) z 基尔霍夫电流定理:在电路中流进某个节 点的各支路电流之和等于 点 各支路 等 0 模拟电路的基本分析方法(续) z 欧姆定理:电阻上的压降等于电流乘以该电阻的阻值 欧姆定理 电阻上的压降等于电流乘以该电阻的阻值 模拟电路的基本分析方法(续) z 戴维营-诺顿电源等效定理:如果一个网络不包含非线性 戴维营 诺顿电源等效定理:如果 个网络不包含非线性 受控源和非线性元件,在分析 较复杂电路时。

  “模拟集成电路分析与设计”,均可认为是直流信号 ?直流分析就是确定电路中各节点的直流信号大 小的过程,电路不再是线性的了,将两次分析的结果加 将两次分析的结果加 在一起,该阻抗等于向该 网络输出端看过去的输出阻抗,令输入短路!