[工學]第5章2模擬集成電路及應用(已修改)
2025-01-31 12:01 本頁面
【正文】 Chapter5 1 第 5章 模擬集成電路及應用 Chapter5 2 主要內容 ? 集成運算放大器簡介 ? 集成運算放大器的線性應用 ? 集成運算放大器的非線性應用 Chapter5 3 集成電路： 采用半導體制造工藝，在一小塊硅單晶片上制作的具有特定功能的電子線路。 ★ 集成電路的基本概念 分類： 模擬集成電路與數字集成電路。 在模擬集成電路中，運算放大器（早期用于模擬計算機的數學運算）發(fā)展最早，應用最廣泛。 特點： (1)電路一般采用直接耦合電路； (2) 輸入級采用差分放大電路； (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： 工作穩(wěn)定，使用方便，體積小，重量輕。 Chapter5 4 集成運算放大器 運算放大器是由直接耦合多級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，廣泛應用于用于模擬運算、信號處理、信號測量、波形轉換、自動控制等領域。 ? 運算放大器的組成 ? 運算放大器的符號與主要參數 ? 理想運算放大器 ? 運算放大器分類 Chapter5 5 集成運算放大器 組成 中間級 輸入級 偏置電路 輸出級 ui + ui ? 集成運算放大器是一個高增益直接耦合放大電路。 采用具有兩個輸入端子的差動放大電路 提供增益，通常是共射組態(tài)的放大電路 由有較強帶負載能力的互補推挽電路組成 多數由恒流源電路組成 Chapter5 6 集成運算放大器的符號與主要參數 uo u– u + + – + Auo 信號傳 輸方向 實際運放開環(huán)電壓放大倍數 輸出端 同相 輸入端 反相 輸入端 Chapter5 7 2. 運算放大器的主要參數 uo u– u + + – + Auo （ 1）開環(huán)差模電壓放大倍數 Auo ?? ?? uu uA ouo無外加反饋時的差模電壓放大倍數。 Auo越大，電路越穩(wěn)定，運算精度也越高。一般為 104～ 107。 （ 2）共模開環(huán)電壓放大倍數 Aco 反映集成運放抗溫漂、抗共模干擾的能力，優(yōu)質的集成運放 Aco應接近于零。 （ 3）共模抑制比 KCMRR 綜合衡量集成運放的放大能力和抗溫漂、抗共模干擾的能力，一般應大于 80dB。 Chapter5 8 （ 7）輸入偏置電流 IiB 輸入信號為零時，兩個輸入端靜態(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 差模信號作用下集成運放的輸入電阻。 uo u– u + + – + Auo （ 5）輸入失調電壓 Uio 為使輸出電壓為零，在輸入級所加的補償電壓值。顯然越小越好，一般為毫伏級。 （ 6）輸入失調電流 Iio 輸入信號為零時，兩個輸入端靜態(tài)基極電流之差，即 Iio=|IB1IB2|，越小越好。 Chapter5 9 （ 1）通用型 性能指標適合一般性使用，其特點是電源電壓適應范圍廣，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 失調電壓溫度系數在 1μV／ ℃ 左右，能保證組成的電路對微弱信號檢測的準確性，如CF7 CF7650等。 （ 4）高阻型 輸入電阻可達 1012Ω，如 F55系列等。 還有寬帶型、高壓型等等。 3. 運算放大器的分類 Chapter5 10 集成運放的電壓傳輸特性、理想模型 和分析依據 1. 電壓傳輸特性 實際運放電壓傳輸特性 uo ?? ? uuO UO(sat) –UO(sat) Uim –Uim 線性區(qū) 正飽和區(qū) 負飽和區(qū) )(uoo ?? ?? uuAu若 Auo = 106 177。 UO(sat) = 177。 15 V 則 177。 UIM = 177。 mV 運放要工作在線性區(qū)必須有負反饋 uo u– u + + – + Auo Chapter5 11 2. 理想運放模型 1）開環(huán)電壓放大倍數 2）開環(huán)輸入電阻 3）開環(huán)輸出電阻 4）共模抑制比 ??ouA??idr0o ?r??C MR RK在分析運算放大器的電路時，一般將它看成是理想的運算放大器。理想化的主要條件： uo u– u + + – + ? Chapter5 12 3. 分析運放電路的依據
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