華中科技大學(xué)模擬電子技術(shù)第06章模擬集成電路(參考版)
2025-05-02 05:02本頁面
【正文】 ? 對(duì)于運(yùn)算放大器，可在電源引腳和地端間加一鉭電容（ 10μF ～ 30μF ）防止低頻干擾，加一獨(dú)石電容（ ～ ）防止高頻干擾。第一級(jí)的波動(dòng)將被后續(xù)各級(jí)放大而使輸出端產(chǎn)生較大的干擾電壓。 放大電路中的干擾 1. 雜散電磁場(chǎng)干擾和抑制措施 電路工作環(huán)境一般有許多電磁干擾源，常見的有工頻干擾、無線電臺(tái)及雷電現(xiàn)象等，它們所產(chǎn)生電磁波或尖峰脈沖，通過接線電容耦合、電感耦合或交流電源線等進(jìn)入放大電路，從而引入干擾電壓。 )dB( lg10lg10)dB(ninonosonisiF PAPPPPPNP?? 當(dāng) NF用分貝（ dB）表示時(shí) 放大電路中的噪聲 2. 放大電路的噪聲指標(biāo) —— 噪聲系數(shù) 因?yàn)? 當(dāng)滿足 Ri=Ro 時(shí)， NF可表示為另一種形式： 一個(gè)無噪聲放大電路的噪聲系數(shù)是 0dB，一個(gè)低噪聲放大電路的噪聲系數(shù)應(yīng)小于 3dB。 放大電路中的噪聲 2. 放大電路的噪聲指標(biāo) —— 噪聲系數(shù) 定義 其中 AP 為 功率增益 ninoninosisonosonisiF1PAPPPPPPPPPNP????? 輸出端信號(hào)噪聲比輸入端信號(hào)噪聲比 放大電路不僅把輸入端的噪聲進(jìn)行放大，而且放大電路本身也存在噪聲。 集成運(yùn)放的噪聲，是由組成運(yùn)放內(nèi)部電路的元器件產(chǎn)生的噪聲源以及內(nèi)部電路連接的噪聲源累計(jì)的結(jié)果。此外。 JFET的噪聲主要來源于溝道電阻熱噪聲， MOSFET的 1/f 噪聲較嚴(yán)重，因而低頻時(shí) MOSFET比 JFET的噪聲大。散粒噪聲電流為 q ——每個(gè)載流子所帶電荷量的絕對(duì)值， I ——通過 PN結(jié)電流的平均值， B ——頻帶寬度。 FET主要是溝道電阻的熱噪聲。 k T BRVP 42nn ??k T R BV 4n ?熱噪聲的功率頻譜密度 kTBP 4n ?k T RBV 4n ?（ 1）電阻的熱噪聲 放大電路中的噪聲 1. 噪聲的種類及性質(zhì) ① 熱噪聲 由于載流子不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)通過 BJT內(nèi)三個(gè)區(qū)的體電阻及相應(yīng)的引線電阻時(shí)而產(chǎn)生。因而噪聲電壓 Vn將隨放大電路帶寬的增加而增加。 一個(gè)阻值為 R（ Ω）的電阻未接入電路時(shí)，在頻帶寬度 B內(nèi)所產(chǎn)生的熱噪聲電壓均方值為 K ——玻耳茲曼常數(shù)， T ——熱力學(xué)溫度（ K）， B ——頻帶寬度（ Hz）。利用模擬乘法器的功能很容易實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)的功能。當(dāng)Vc為可調(diào)電壓時(shí)，就得到可控增益放大器。 利用虛短和虛斷概念有 0221X1 ??RRvvX2o2 vvv K?X2X112o vvv ???KRR得 由乘法器的功能有 1. 運(yùn)算電路 放模擬乘法器的應(yīng)用 開平方 利用虛短和虛斷概念有 02i ?? RR vv2o2 vv K?Kiovv ??得 由乘法器的功能有 vi必須為負(fù)值時(shí)，電路才能正常工作。 IOIO IV 和引起的誤差仍存在 end 3. 調(diào)零補(bǔ)償 集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問題 （ a）調(diào)零電路 （ b）反相端加入補(bǔ)償電路 變跨導(dǎo)式模擬乘法器 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理 放模擬乘法器的應(yīng)用 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理 1. 變跨導(dǎo)二象限乘法器 與差分式放大電路的差別： （ a）原理電路 （ b）同相（或反相）乘法器代表符號(hào) 電流源 iEE受輸入電壓 vY的控制 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理 1. 變跨導(dǎo)二象限乘法器 單入雙出方式 becXO1d rβRA ????vvv即 XbecO1 vv rβR??又 EQbbebbbbe )1( IVβrrrr T????????EQ)1( IVβ T??E1)1( iVβ T??所以 mXcO1 gR vv ??m1)1(gβ?? 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理 1. 變跨導(dǎo)二象限乘法器 對(duì)于 T T4構(gòu)成的鏡像電流源 ， 當(dāng) vY VBE時(shí) RiYEE v?所以 YXcO1 2 vvvTRVR?? YX vvK??其中 TRVRK2c?（ 乘法運(yùn)算 ） mXcO1 gR vv ??YEEE1m 212 vTTT RVViVig ???而 由 vY 控制跨導(dǎo) gm變化 ， 所以稱為變跨導(dǎo)乘法器 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理 1. 變跨導(dǎo)二象限乘法器 電路的最后輸 O112O vv RR??YX12 vvRRK?缺點(diǎn)： ? 精度差 ? vY必須大于 0V，只能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)象限的乘法運(yùn)算 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理 T T2和 T T4為兩個(gè)并聯(lián)的差分式電路 ， T T6為壓控電流源電路 。 至于專用型運(yùn)放 ， 雖然某項(xiàng)技術(shù)參數(shù)很突出 ， 但其他參數(shù)則難以兼顧 ， 例如低噪聲運(yùn)放的帶寬往往設(shè)計(jì)得較窄 ， 而高速型與高精度常常有矛盾 ， 如此等等 。 目前超高速的運(yùn)放如 AD9610的 SR＞ 3500V/?s。 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù) 大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性 1. 轉(zhuǎn)換速率 SR 放大電路在閉環(huán)狀態(tài)下 ， 輸入為大信號(hào) （ 例如階躍信號(hào) ） 時(shí) ，輸出電壓對(duì)時(shí)間的最大變化速率 ， 即 maxoR d)(dttS v?若信號(hào)為 vi＝ Vimsin2?ft ，則運(yùn)放的 SR必須滿足 SR≥2πfmaxVom 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù) 大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性 2. 全功率帶寬 BWP 指運(yùn)放輸出最大
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