模拟与数字电路 作者 宁帆 张玉艳 第3章模拟集成电路.pptVIP

第3章模拟集成电路 3.1集成电路概述 3.2恒流源电路 3.2.1镜像电流源 3.2.2比例电流源 3.2.3微电流源 3.2.4MOS电流源 3.2.5有源负载 3.2.1镜像电流 3.2.2比例电流源 3.2.3微电流源 3.2.4MOS电流源 3.2.5有源负载 3.3差动放大器 3.3.1零点漂移 3.3.2差动放大器的工作原理 3.3.3小信号分析 3.3.4具有恒流源偏置和有源负载的差动放大器 3.3.5复合管放大器 3.3.1零点漂移 3.3.2差动放大器的工作原理 3.3.3小信号分析 3.3.4具有恒流源 3.3.5复合管放大器 3.4集成运算放大器 3.4.1集成运放电路的组成 3.4.2通用型集成运放 3.4.3集成运放的主要参数 3.4.4专用型集成运放 3.4.1集成运放电路的组成 3.4.2通用型集成运放 3.4.3集成运放的主要参数 3.4.4专用型集成运放 3.5集成运放的应用 3.5.1集成运放的理想化 3.5.2基本放大电路 3.5.3线性运算电路 3.5.4非线性运算电路 3.5.1集成运放的理想化 3.5.2基本放大电路 3.5.3线性运算电路 3.5.4非线性运算电路 小结 图3-5-7同相比例加法器 图3-5-8例题3-5-2用图 图3-5-9例题3-5-3用图 图3-5-10减法器 2. 减法电路 利用集成运放完成相减运算功能的电路称为减法电路，亦称减法器，如图3-5-10所示。 这个电路实际上就是集成运放工作于差动状态时的情况，信号分别从反相端和同相端输入。 可见，当信号从两个输入端加入时，在满足条件的情况下，输出电压等于输入电压的代数和；反相输入的为负值，同相输入的为正值。 需要指出，由于u+＝u-≠0，电路存在共模电压，应当选用共模抑制比较高的集成运放，才能保证一定的运算精度。 (1) 采用衬底自恒温式。 (2) 采用补偿式。 (3) 采用斩波稳零式。 斩波稳零式集成运放也称自校零集成运放，其原理框图如图3-4-6所示。 因此，时钟频率应选择得远比被放大的信号频率高。典型产品有HA2900、SN62088等。 图3-4-6斩波稳零式集成运放示意图 这种类型的集成运放，要求在电源电压±１5V时，最大功耗不大于6mW；或要求工作在低电源电压(如1.5～4V)时，具有低的静态功耗和保持良好的技术指标(如Auo=80～１００dB)。 低功耗型集成运放一般用于对能源有严格限制的遥测、遥感、生物医学、空间技术研究和移动通信的设备中。 3. 低功耗型 这种类型的集成运放，要求转换速率SR＞30V/μs，目前最高可达700～1000V/μs，单位增益带宽BWG＞10MHz。 一般用于快速A/D和D/A变换、高速采样—保持电路及锁相环等。 除了以上几种专用型集成运放外，还有高压型、跨导型及可编程型等。 表3-4-1列举了若干种集成运放的型号和参数。 4. 高速型 表3-4-1几种集成运放的主要参数表 集成运放是模拟集成电路的组件，只要给集成运放外加合适的反馈网络和必要的辅助电路，就可组成各式各样的电路，以实现所希望的功能，如信号运算电路、信号处理电路、信号发生电路、信号变换电路等。 为了分析简便，通常把实际的集成运放理想化。 所谓理想运放，概括起来就是： ① 开环电压增益Aud→∞； ② 开环输入电阻Ri→∞； ③ 开环输出电阻R0→0； ④ 共模抑制比KCMR→∞； ⑤ 没有失调和温漂； ⑥ 开环带宽BW→∞。 因此，理想集成运放的输出端，可用电流和电压都由外部电路决定的理想电压源代替，这样便构成了理想集成运放的模型，如图3-5-1所示。 图3-5-1理想集成运放的模型 集成运放用作放大运用时，为了工作稳定总是加有负反馈，而且在多数情况下是加电压负反馈 。 反相输入放大电路如图3-5-2所示。 1. 反相输入放大电路 图3-5-2反相放大器 式中,负号表示输出电压与输入电压相位相反。 上式还表明输出电压与输入电压之间的关系，仅与R1和Rf组成的反馈网络参数有关，而与集成运放自身无关。 以上结果，也可用第2章中负反馈分析法获得。 理想集成运放的开环输出电阻为零，闭环时自然仍为零。 实际上即使R0≠0，但也很小，加之又是深度电压负反馈，故实际的闭环输出电阻是很小的。 由以上分析可以看出，要提高反相放大器的输入电阻，就得增大R1。 由式(3-5-6)可知，欲保持闭环增益不变，必须成比例的加大Rf。 因