第3章模拟集成电路及应用.ppt

Chapter5 第3章 模拟集成电路及应用 主要内容 集成运算放大器 集成运算放大器的线性应用 集成运算放大器的非线性应用 模拟集成功率放大器及应用 3.1 集成运算放大器 3.1.1 集成运算放大器组成 3.1.2 集成运算放大器的符号与主要参数 3.1.3 集成运放的电压传输特性、理想模型  和分析依据 3.2集成运算放大器的线性应用 3.2.1 比例运算电路 3.2.2 加法运算 3.2.3 减法运算 3.2.4 积分运算 3.2.5 微分运算 3.2.1 比例运算电路 3.2.2 加法运算 3.2.3 减法运算 例3.2 例3.3 例3.4 3.2.4 积分运算 3.2.5 微分运算 3.3.1 单门限电压比较器 例 3.5 例 3.6 * * 集成电路是60年代初期发展起来的。 采用半导体制造工艺，在一小块硅单晶片上制作具有特定功能的电子线路。 集成电路分为：模拟集成电路与数字集成电路。 在模拟集成电路中，运算放大器（早期用于模拟计算机的数学运算）发展最早，应用最广泛。 随着集成技术与集成工艺的迅速发展，其他类型的模拟集成电路也取得了非常大的进展，如混频器、调制器、宽带放大器、高频放大器、功率放大器、电压比较器、A/D或D/A转换器等。 运算放大器是由直接耦合多级放大电路集成制造的高增益放大器。 它是模拟集成电路最重要的品种，广泛应用于用于模拟运算、信号处理、信号测量、波形转换、自动控制等领域。 运算放大器的组成 运算放大器的符号与主要参数 理想运算放大器 运算放大器分类 中间级 输入级 偏置电路 输出级 ui + ui ? 集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路。 采用具有两个输入端子的差动放大电路 提供增益，通常是共射组态的放大电路 由有较强带负载能力电路组成 多数由恒流源电路组成 uo u– u + + – + Auo 1.运算放大器的符号 信号传 输方向 实际运放开环电压放大倍数 输出端 同相 输入端 反相 输入端 2. 运算放大器的主要参数 uo u– u + + – + Auo （1）开环差模电压放大倍数Auo 无外加反馈时的差模电压放大倍数。Auo越大，电路越稳定，运算精度也越高。一般为104～107。 （2）共模开环电压放大倍数Aco 反映集成运放抗温漂、抗共模干扰的能力，优质的集成运放Aco应接近于零。 （3）共模抑制比KCMR。 综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、抗共模干扰的能力，一般应大于80dB。 （7）转换速率SR 衡量集成运放对高速变化信号的适应能力，一般为几V／μs，若输入信号变化速率大于此值，输出波形会严重失真。 （4）差模输入电阻rid 差模信号作用下集成运放的输入电阻。 uo u– u + + – + Auo （5）输入失调电压Uio 为使输出电压为零，在输入级所加的补偿电压值。显然越小越好，一般为毫伏级。 （6）失调电压温度系数ΔUio／ΔT。 温度变化ΔT时所产生的失调电压变化ΔUio的大小，直接影响集成运放的精度，一般为几十μV／℃ （1）通用型 性能指标适合一般性使用，其特点是电源电压适应范围广，允许有较大的输入电压等，如CF741等。 （2）低功耗型 静态功耗≤2mW，如XF253等。 （3）高精度型 失调电压温度系数在1μV／℃左右，能保证组成的电路对微弱信号检测的准确性，如CF75、CF7650等。 （4）高阻型 输入电阻可达1012Ω，如F55系列等。 还有宽带型、高压型等等。 3. 运算放大器的分类 1. 电压传输特性 实际运放电压传输特性 uo O UO(sat) –UO(sat) Uim –Uim 线性区 正饱和区 负饱和区 若 Auo = 106 ± UO(sat) = ±15 V 则 ±UIM = ±0.015 mV 运放要工作在线性 区必须有负反馈 uo u– u + + – + Auo 2. 理想运放模型 1）开环电压放大倍数 2）开环输入电阻 3）开环输出电阻 4）共模抑制比 在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理想的运算放大器。理想化的主要条件： uo u– u + + – + ? 3. 分析运放电路的依据 运放工作在线性区的依据 相当于两输入端之间短路，但又未真正短路，故称 “虚短” 。 相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故称 “虚断”。 2） i+＝i– ? 0 1）u+ ? u– 且uo 为有限值， ∴ u+ ? u– uo u– u + + – + ? ∴ i+＝i– ? 0 uo O UO(sat) –UO(sat) 非线性区 非线性区 当 运放工作