模拟集成电路及其应用电路

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1、模拟集成电路及其应用电路第七章7.1集成运算放大器概述集成电路简称IC(IntegratedCircuit),是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，以半导体材料为底片，将晶体管、场效应管、二极管、电阻、电容等元件及其他们之间的连线组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。集成电路按其功能分数字集成电路模拟集成电路模拟集成电路类型集成运算放大器；集成功率放大器；集成高频放大器；集成中频放大器；集成比较器；集成乘法器；集成稳压器；集成数/模和模/数转换器等。集成电路的外形世界上的第一个半导体二极管集成电路的内部结构示意图集成电路设计的实际版图2009年

2、中国集成电路应用领域分布图机电电子机械充电系统电池管理系统安全报警系统驱动控制系统汽车照明、电动转向、空调、音响、雨刷、电动门窗…….汽车电子机电汽车电子汽车电子电源：发动机控制：点火装置、燃油喷射控制、发动机电子控制…行驶控制：车速控制、间歇刮水、防雾装置、车门紧锁…报警与安全装置：安全带、车灯未关报警、速度报警、安全气囊…旅居性：空调控制、动力窗控制仪表：里程表、数字式速度表、出租车用仪表…娱乐通讯：收音机、汽车电话、业余电台….未来汽车发展的方向是什么呢？这是纽约的曼哈顿么？两个输入端一个输出端若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个双端

3、输入、单端输出的差分放大电路。7.1.1集成运放放大器的组成及特点集成运算放大器，简称集成运放，是一个高性能的直接耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。集成运放电路四个组成部分的作用输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求输入电阻大，差模放大倍数大，共模放大倍数小，静态电流小。中间级：主放大器，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求输出电阻小，最大不失真输出电压尽可能大。偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。（1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大电路和

4、电流源电路。（2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂并不增加制作工序。（3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大电阻。（4）开环增益大。（5）可靠性高、寿命长、体积小、重量轻、能耗低。集成运放的特点如下：7.1.2集成运放的电压传输特性和等效模型图4.1.2集成运放的符号和电压传输特性+AodU-U+uOuOU+-u-集成运放的两个输入端分别为同相输入端u+和反向输入端u-。电压传输特性一、电压传输特性输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即uOU+-u-集成运放的工作区域线性区域：Aod为差模开环放大倍数，值很大非

5、线性区域：输出电压只有两种可能的情况：+UOM或-UOMUOM为输出电压的饱和电压。+UOM-UOM二、集成运放的线性区等效模型uiduoridAuduidro＋＋--＋-7.1.3集成运放的理想化模型开环电压放大倍数（增益）：Aud差模输入电阻：rid输出电阻：r00共模抑制比：KCMRuiduoAuduidro＋＋--＋-（一）、按工作原理分类1.电压放大型F007、F3242.电流放大型LM3900、F19003.跨导型LM3080、F30804.互阻型AD8009、AD8011（二）、按可控性分类1.可变增益运放2.选通运放7.1

6、.4常用集成运放及其主要参数一、分类1.高精度型性能特点：漂移和噪声很低，开环增益和共模抑制比很高，误差小。（F5037）2.低功耗型性能特点：静态功耗一般比通用型低1~2个数量级(不超过毫瓦级)，要求电压很低，有较高的开环差模增益和共模抑制比。（TLC2552）（三）、按性能指标分类分通用型和特殊型两类，特殊型在某一方面功能特别突出，如下所述：3.高阻型性能特点：通常利用场效应管组成差分输入级，输入电阻高达1012。高阻型运放可用在测量放大器、采样-保持电路、带通滤波器、模拟调节器以及某些信号源内阻很高的电路中。（F3130）4.高速型大信号工作状

7、态下具有优良的频率特性，转换速率可达每微秒几十至几百伏，甚至高达1000V/s，单位增益带宽可达10MHz，甚至几百兆欧。性能特点：常用在A/D和D/A转换器、有源滤波器、高速采样-保持电路、模拟乘法器和精度比较器等电路中。（F3554）5.高压型性能特点：输出电压动态范围大，电源电压高，功耗大。6.大功率型性能特点：可提供较高的输出电压较大的输出电流，负载上可得到较大的输出功率。1、开环差模电压增益Aod一般用对数表示，定义为单位：分贝理想情况Aod为无穷大；实际情况Aod为100~140dB。二、主要参数2、输入失调电压UIO为了使输出电压为零，

8、在输入端所需要加的补偿电压。一般运放：UIO为1~10mV；高质量运放：UIO为1mV以下。3