模拟集成电路及其应用

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1、集成运算放大器及其应用§6.1集成运算放大器简介§6.2模拟信号的运算电路§6.3信号处理电路集成电路将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。集成电路的优点工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。集成电路的分类模拟集成电路、数字集成电路；小、中、大、超大规模集成电路；§6.1集成运算放大器及其简介集成电路内部结构的特点1.电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。2.电阻元件由硅半导体构成，范围在几十欧到几十千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。3.几十pF以下的小电容用PN结的结

2、电容构成、大电容要外接。4.二极管一般用三极管的发射结构成。集成运算放大器的内部组成集成运算放大器内部由五个部分组成输入级中间级输出级偏置电路保护电路直流电源+同相输入端-反相输入端输出端集成运算放大器内部组成特点无电感、无大容量电容、无大阻值电阻、由三极管代替二极管。AuoAuou-u+u-u+uououo=Auo(u+-u-)uo=Auo(u+-u-)Auo——开环电压放大倍数集成运算放大器的电路符号及器件外形87654321-VCC+VCCuou+u-调零调零空双列直插式单运放外部引脚标志1）输入电阻很大2）输出电阻很小

3、3）开环放大倍数Auo很大集成运算放大器的电压传输特性输出信号与输入信号之间的关系曲线集成运算放大器的特点uou--u+0线性工作范围正饱和负饱和集成运算放大器的主要参数1）开环电压放大倍数Auo没有接反馈时所测出的差模电压放大倍数，通常数值很高，在104~107之间，理想状态：Auo=2）最大差模输入电压Uidm两个输入端之间允许加的最大电压。其大小取决于输入级的结构。3）最大共模输入电压Uicm运放对共模信号的抑制能力，只有在一定的共模输入电压范围内才存在，超过Uicm,运放不能正常工作。4）最大输出电压Uom指运放在

4、不失真的条件下的最大输出电压。5）静态功耗无输入信号时，运放的功率损耗。7）输入失调电压U0S当输入为0时，输出不为0。要使输出为0，在输入端加一个很小的补偿电压，这个补偿电压称为Uos6）输入失调电流I0S8）输入偏置电流IB越小越好。集成运算放大器按其在电路中的工作状态分为：线性应用和非线性应用线性工作范围正饱和负饱和uou--u+0运放的电压传输特性§6.2模拟信号的运算电路线性应用——电路结构上存在从输出端到反相输入端的负反馈支路，以保证集成运算放大器的输出在最大输出电压的范围内。非线性应用——电路结构上，集成运算放大

5、器处于开环（无反馈）或存在从输出端到同相输入端的正反馈支路，输出总是处于饱和状态，即输出在正、负最大值之间变化。在分析运算放大器时,一般将它看成是一个理想运算放大器。∞u-u+uoFABi1if一、运算放大器理想化的条件：1）开环放大倍数Auo;2）差模输入电阻rid→∞4）共模抑制比KCMRR∞3）输出电阻ro0u-u+uouiii二、分析理想运算放大器线性应用的两个重要结论：1）u+u-2）i＋0，i－01：利用i+=0，由B电路求出同相输入端电压u+2：利用u+=u-，确定反相输入端电压u-=u+3：利用

6、已知电压u-，由A电路求出电流i14：利用i-=0，求出电流if=i15：由电路F的特性和u-确定输出电压：uo=u--F(if)6*：检验输出电压是否在线性范围内。∞u-u+uoFABi1if三、线性应用运放电路的一般分析方法反相比例运算电路∵i+=0∴u+＝0Vu-=u+=0Vi1=ui/R1∵i-=0，∴if=i1=ui/R1由此可见：四、比例运算电路ui∞R1R2Rfuoi1if1）输出电压与输入电压比值是一个负常数，所以这样的电路称为反相比例运算器。2）整个电路的电压放大倍数只与R1，Rf有关，与开环Auo无关。3）

7、Rf=R1时，Au=-１，称为反相器。4）Au与R2（平衡电阻R2）无关6）R2=R1//Rf，作用是消除静态基极电流对输出电压的影响。5）u-≈0常称为“虚地”点，即电位可以认为是0，但不是真正接地。∞uiR1R2Rfuo1i1if∞RR3Ruoi1if∵i-=0，∴if=i1∵i+=0∴∞uiR1Rfuoi1ifR2同相比例运算电路可见：1）输出电压uo与输入电压ui比值是正常数，称为同相比例运算。2）Au仅与R1，Rf有关，而与Auo无关。3）Rf=0，或R1=，或两者同时出现时，Au=1,输出电压全部等于输入电压，是

8、电压跟随器。∞uiR1Rfuoi1ifR24）R2=R1//Rf。同相比例运算电路另一种接法∞uiR1R3Rfuoi1ifR2R2//R3=R1//Rf∵i+=0∴∵i-=0，∴if=i1构成要求反相加法运算i2i1∵i+=0∴u+＝0Vu-=u+=0Vi1=ui1/R1i