[工學(xué)]第5章2模擬集成電路及應(yīng)用(已修改)
2025-01-31 12:01 本頁(yè)面
【正文】 Chapter5 1 第 5章 模擬集成電路及應(yīng)用 Chapter5 2 主要內(nèi)容 ? 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介 ? 集成運(yùn)算放大器的線(xiàn)性應(yīng)用 ? 集成運(yùn)算放大器的非線(xiàn)性應(yīng)用 Chapter5 3 集成電路： 采用半導(dǎo)體制造工藝，在一小塊硅單晶片上制作的具有特定功能的電子線(xiàn)路。 ★ 集成電路的基本概念 分類(lèi)： 模擬集成電路與數(shù)字集成電路。 在模擬集成電路中，運(yùn)算放大器（早期用于模擬計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算）發(fā)展最早，應(yīng)用最廣泛。 特點(diǎn)： (1)電路一般采用直接耦合電路； (2) 輸入級(jí)采用差分放大電路； (3) 用晶體管恒流源代替電阻； (4) NPN管與 PNP管配合使用，用于改善單管 性能。 優(yōu)點(diǎn)： 工作穩(wěn)定，使用方便，體積小，重量輕。 Chapter5 4 集成運(yùn)算放大器 運(yùn)算放大器是由直接耦合多級(jí)放大電路集成制造的高增益放大器。 它是模擬集成電路最重要的品種，廣泛應(yīng)用于用于模擬運(yùn)算、信號(hào)處理、信號(hào)測(cè)量、波形轉(zhuǎn)換、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。 ? 運(yùn)算放大器的組成 ? 運(yùn)算放大器的符號(hào)與主要參數(shù) ? 理想運(yùn)算放大器 ? 運(yùn)算放大器分類(lèi) Chapter5 5 集成運(yùn)算放大器 組成 中間級(jí) 輸入級(jí) 偏置電路 輸出級(jí) ui + ui ? 集成運(yùn)算放大器是一個(gè)高增益直接耦合放大電路。 采用具有兩個(gè)輸入端子的差動(dòng)放大電路 提供增益，通常是共射組態(tài)的放大電路 由有較強(qiáng)帶負(fù)載能力的互補(bǔ)推挽電路組成 多數(shù)由恒流源電路組成 Chapter5 6 集成運(yùn)算放大器的符號(hào)與主要參數(shù) uo u– u + + – + Auo 信號(hào)傳 輸方向 實(shí)際運(yùn)放開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù) 輸出端 同相 輸入端 反相 輸入端 Chapter5 7 2. 運(yùn)算放大器的主要參數(shù) uo u– u + + – + Auo （ 1）開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Auo ?? ?? uu uA ouo無(wú)外加反饋時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)。 Auo越大，電路越穩(wěn)定，運(yùn)算精度也越高。一般為 104～ 107。 （ 2）共模開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù) Aco 反映集成運(yùn)放抗溫漂、抗共模干擾的能力，優(yōu)質(zhì)的集成運(yùn)放 Aco應(yīng)接近于零。 （ 3）共模抑制比 KCMRR 綜合衡量集成運(yùn)放的放大能力和抗溫漂、抗共模干擾的能力，一般應(yīng)大于 80dB。 Chapter5 8 （ 7）輸入偏置電流 IiB 輸入信號(hào)為零時(shí)，兩個(gè)輸入端靜態(tài)基極電流的平均值，即 IiB=(IB1+IB2)/2，越小越好。 （ 4）差模輸入電阻 rid 差模信號(hào)作用下集成運(yùn)放的輸入電阻。 uo u– u + + – + Auo （ 5）輸入失調(diào)電壓 Uio 為使輸出電壓為零，在輸入級(jí)所加的補(bǔ)償電壓值。顯然越小越好，一般為毫伏級(jí)。 （ 6）輸入失調(diào)電流 Iio 輸入信號(hào)為零時(shí)，兩個(gè)輸入端靜態(tài)基極電流之差，即 Iio=|IB1IB2|，越小越好。 Chapter5 9 （ 1）通用型 性能指標(biāo)適合一般性使用，其特點(diǎn)是電源電壓適應(yīng)范圍廣，允許有較大的輸入電壓等，如 CF741等。 （ 2）低功耗型 靜態(tài)功耗 ≤2mW，如 XF253等。 （ 3）高精度型 失調(diào)電壓溫度系數(shù)在 1μV／ ℃ 左右，能保證組成的電路對(duì)微弱信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，如CF7 CF7650等。 （ 4）高阻型 輸入電阻可達(dá) 1012Ω，如 F55系列等。 還有寬帶型、高壓型等等。 3. 運(yùn)算放大器的分類(lèi) Chapter5 10 集成運(yùn)放的電壓傳輸特性、理想模型 和分析依據(jù) 1. 電壓傳輸特性 實(shí)際運(yùn)放電壓傳輸特性 uo ?? ? uuO UO(sat) –UO(sat) Uim –Uim 線(xiàn)性區(qū) 正飽和區(qū) 負(fù)飽和區(qū) )(uoo ?? ?? uuAu若 Auo = 106 177。 UO(sat) = 177。 15 V 則 177。 UIM = 177。 mV 運(yùn)放要工作在線(xiàn)性區(qū)必須有負(fù)反饋 uo u– u + + – + Auo Chapter5 11 2. 理想運(yùn)放模型 1）開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù) 2）開(kāi)環(huán)輸入電阻 3）開(kāi)環(huán)輸出電阻 4）共模抑制比 ??ouA??idr0o ?r??C MR RK在分析運(yùn)算放大器的電路時(shí)，一般將它看成是理想的運(yùn)算放大器。理想化的主要條件： uo u– u + + – + ? Chapter5 12 3. 分析運(yùn)放電路的依據(jù)
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