2022年2022年集成电路原理及应用期末复习资料 .pdf

《2022年2022年集成电路原理及应用期末复习资料 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年2022年集成电路原理及应用期末复习资料 .pdf（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、成都理工大学信息科学与技术学院1 1. 什么是差动放大电路？什么是差模信号？什么是共模信号？差动放大器对差模信号和共模信号分别起什么作用？差动放大电路是把两个输入信号分别输入到运算放大器的同相和反相输入端，然后在输出端取出两个信号的差模成分，而尽量抑制两个信号的共模成分的电路。共模信号：双端输入时，两个大小相同，极性相同的信号。差模信号：双端输入时，两个大小相等，极性相反的信号。对差模输入信号的放大作用、对共模输入信号的抑制作用2. 集成运放有哪几部分组成？各部分的典型电路分别是什么？输入级、中间级、输出级、偏置电路四大部分组成输入级的典型电路是差动放大电路, 利用它的电路对称性可提高整个电路

2、的性能，减小温漂；中间级的典型电路是电平位移电路, 将电平移动到地电平，满足零输入时零输出的要求；输出级的典型电路是互补推挽输出放大电路，使输出级输出以零电平为中心，并能与中间电压放大级和负载进行匹配；偏置电路典型电路是电流源电路，给各级电路提供合适的静态工作点、所需的电压3. 共模抑制比的定义？集成运放工作于线性区时，其差模电压增益Aud 与共模电压增益 Auc 之比4. 集成运放的主要直流参数：输入失调电压 Uos、输入失调电压的温度系数Uos/T、输入偏置电流、输入失调电流、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰-峰电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压5. 集成运放

3、主要交流参数：开环带宽、单位增益带宽、转换速率、全功率带宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗。6. 理想集成运放的基本条件。1.差模电压增益为无穷大2.输入电阻为无穷大3.输出电阻为 0 4.共模抑制比 CMRR 为无穷大5.转换速率为无穷大即 Sr=00 6.具有无限宽的频带7.失调电压失调电流极其温漂均为0 8.干扰和噪声均为0 7. 理想集成运放的两个基本特性：虚短和虚断。代表的实际物理意义。其实，虚短和虚断的原因只有一个，那就是：输入端输入电阻无穷大。虚短：集成运放两输入端的电位相等。集成运放的两个输入端好像短路，但不是真正的短路，所以成为虚短，只有集成

4、运放工作于线性状态时，才存在虚短虚断：集成运放两输入端的输入电流为零。由于集成运放输入电阻为无穷大，不可能吸收任何电流，就像输入端被剪断了，跟断路了一样。但是绝对不是真的断路，这大概就是虚断的由来。1. 集成运放的线性电路包含哪些？非线性电路又包含哪些？线性电路包括：模拟集成电路的基本放大电路（反相放大器，同相放大器，差动放大器）积分电路，微分电路。非线性电路包括：对数器和指数器，乘法器，二极管检波器和绝对值变换器，限幅器，二极管函数变换器，电压比较器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -

5、- - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - 成都理工大学信息科学与技术学院2 1. 什么是反相放大器？如何计算其输入电阻？放大比例？以及其电路图？输入电压和输出电压的相位相反。2. 什么是同相放大器？如何计算其输入电阻？放大比例？以及其电路图？输入电压与输出电压极性相同。3. 什么是反相加法器？放大比例？以及其电路图？输出电压与输入电压的极性相反。试分析图 1 所示电路是什么电路，有何特点？图中设3421RRRR。（图 1）解：第一级运放为同相放大器。对A1：由“虚断”和“虚短”得i1=i2，v1=v1=u1i，则 u1i=1211RRRuo，即1121)1(io

6、uRRu，对 A2：由“虚断”和“虚短”得i3=i4，v2=v2=u2i，则42321RuuRuuoiio，即134234)1(oiouRRuRRu代入 u1o得)(1(1234iiouuRRu，因两个输入信号均从同相端输入，所以输入阻抗比较高。该电路为高输入阻抗的差动放大器。电压比较的原理及其分类? 两个模拟电压比较， 一个是待比较的模拟信号， 另一个是门限电压或参考电压，他的比较结果是高低电平，即数字信号p92 单限电压比较器迟滞电压比较器窗口电压比较器4. 单电压比较器的优缺点？电路简单，灵敏度高。但是抗干扰性差，如果Ui 的值恰好在门限电平附近的话，输出电压Uo会由于温漂或外界的干扰而

7、不断在高低电平间跳跃，对于系统极其不利5. 迟滞电压比较器原理及其分析方法。如何计算支持电压比较器的门限宽度？p95 具有正反馈电路，从而获得迟滞性，同时也加速了比较器的转换过程。上门限电位和下门限电位，两者之差为门限宽度。迟滞电压比较器也可理解为加正反馈的单限电压比较器6. 什么是上行特性？什么是下行特性？输入信号从反相端输入的为下行特性，输入信号从同相端输入的为上行特性7. 什么是窗口电压比较器？p97 有上下两个门限电位， 二者之差为门限宽度， 门限宽度内为一种逻辑电平，门限宽度外又为另一种逻辑电平名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -

8、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 成都理工大学信息科学与技术学院3 求图 3 所示电路的增益Af，并说明该电路完成什么功能。解：该电路由两个集成运放构成，A1 为主放大器接成反相运算放大器，A2 为辅助放大器， A2 也接成反相放大器，利用A2 对 A1 构成正反馈，是整个电路向信号源索取的电流极少。主放大器 A1：由“虚断”和“虚短”得21RuRuoi,则 Af=121ooiiuuRuuR辅助放大器 A2 的电压放大倍数：2212222ooVFiouuRAuuR该电路为自举电路，目的是提高电路的输入

9、电阻。由1iiiiUURIII由12ioUURR和3212oUURR得32iUU所以1iiiUUIRR因此11iiiURRRIRR当1RR 时，iR，1II名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 成都理工大学信息科学与技术学院4 求图 4 所示电路输出电压与输入电压的表达式，并说明该电路完成什么功能。解：对 A1：由“虚断”和“虚短”得RuRuoi11，即 u1o=-u1i。A1为倒相器对 A2：由“虚断”和“虚短”得

10、foioRuRuRu2211则 uo=)(2211ifofuRRuRR，A2为反相放大器将 u1o=-u1i代入上式得 uo=2211ififuRRuRR故该电路为减法电路。1. 什么是函数发生器？函数发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、 方波、三角波、锯齿波，甚至任意波形。有的函数发生器还具有调制的功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制和VCO 控制。1. 滤波器的分类。 按元件分：有源，无源，陶瓷，晶体，机械，锁相环，开关电容按信号处理方式：模拟、数字按通频带分：低通、高通、带通、带阻2. 集成有源滤波器的特点？1在制作截止频率或中心频率低的滤波器时，可做到体积小重量轻成本低2

11、.无须阻抗匹配3.可方便制作截止频率或中心频率连续可调的滤波器4.采用集成电路，受环境因素的影响小5.受电磁干扰影响小6实现滤波的同时，可得到一定的增益7.若使用电位器，可变电容器等，可使滤波器的精度达到百分之0.5 8.采用集成电路，可避免个滤波节之间的负载效应而使滤波器的设计和计算大大简化，且易于进行电路调试3. 高通/低通/带通/带阻滤波器的定义？传输函数?幅频特性？高通：滤除低频信号，使高频成分通过低通：滤除高频信号，使低频成分通过带阻：阻滤波器是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -

12、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 成都理工大学信息科学与技术学院5 如图 6 所示电路为积分反馈式微分电路，试分析此电路的工作原理，并写出传递函数的表达式。解：对 A1：由“虚断”得v1=v1由“虚短”得2111RuvRvuoi，41234oRvuRR又 R3=R1，R4=R2整理得221( )( )( )ooiRususu sR对 A2：由“虚断”和“虚短”得2( )1( )ooususSCR代入上式得212( )A s( )oiusRu sRRSCRA1为差动放大器，A2以 A1

13、的输出为反相输入，经过积分放大后的输出电压在电阻R4上的分压作为 A1放大器的同相输入。试分析如图 3 所示电路输出电压与输入电压之间的关系，并说明此电路在什么条件下能完成全波整流功能，此电路有什么特点？(习题 3.7 图) 解：对 A1：ui0 时，u=u=ui, VD2导通，VD1截止, u1o=ui对 A2： u=u=ui故流过 R2f的电流为零，故 uo=ui当 ui0 时， VD2截止 ,VD1导通 , 对 A1：u1o=(1+11RRf)ui, 对 A2：u=u=ui，221fiooiRuuRuu此时 uo=21R（R2+R2f11RRf1）ui当21R（R2+R2f2211fff

14、RRRR）=1 时，完成全波整流功能；由于为同相输入，故该电路 输 入 电阻较高。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 成都理工大学信息科学与技术学院6 3.8 设计一个能实现图4 所示曲线的二极管函数变换器。（习题 3.8 图）解：设计图为： （可参考课本P88页）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -

15、- 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 成都理工大学信息科学与技术学院7 如图 6 所示电路为集成块BG307专用电压比较器，画出其传输特性（常温下输出高电平为3.2V，低电平为0.5V） 。（图 3.10）解：由“虚断”和“虚短”得32RUURUUoirUUU=3V 故oiUU314则：VUVUmhml16.45 .031493.22.3314其传输特性如下所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - -

16、- - - 成都理工大学信息科学与技术学院8 求下图所示电路的输入阻抗，假定图中的集成运放满足理想条件。（图 4.1）解：oooiiiiSCUURUUIUZ1又1oiioosUUUUUIRSCR，ioUU则00osiossRSCR RUURSCR RR将上式代入，则01iiisossUUIURRSCR RR因此01 1 0 0 0 01 0 0iiossiUZRSC R RRjI4.2 求下图所示电路的输入阻抗，假定图中的集成运放满足理想条件。（图 4.2）解：整体有：SCIUUioi12对2A有：1222210ooooUaURaURU对1A有：ioioiUaUaRUURU1111)1(以上各

17、式联立得：CaajIUii211(1sR10koR100kiZoC0.1 FA名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - 成都理工大学信息科学与技术学院9 求如图 3 所示电路的输入阻抗，并说明其性质，假定图中的集成运放满足理想条件。(图 4.3）解：对于A1有：iOUUU1对于 A2有：ooURRU211则 Uo=iURR12整体有：SCIUUioi1联立整理得：12121111RRcjRRSCIUZiiie则该电路输入

18、端等效为一电容，等效的电容值为121RRCC该电路为电容倍增器，通过改变12RR的值，以及C 的大小，可得到任意大小的电容值。4.12 A/D转换器的主要技术指标有哪些？D/A 转换器的技术指标有哪些？设某DAC 有二进制 14位，满量程模拟输出电压为10V，试问它的分辨率和转换精度各为多少？答：A/D 转换器的主要技术指标有：分辨率；量程；精度；转换时间和转换率；输出逻辑电平；对参考电压的要求。D/A 转换器的技术指标有：分辨率；转换精度；偏移量误差；线性度；输入编码方式；输出电压；转换时间。分辨率为 10V214610.4V；转换精度为21LSB=305.2V。名师资料总结 - - -精品

19、资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 成都理工大学信息科学与技术学院10 某一控制系统要使用D/A 转换器，要求该 D/A 转换器的精度小于0.25%， 那么应选择多少位的D/A转换器？解：转换精度a=21LSB，又 LSB=b 2n（b 为量程， n 为位数）则21b2n/b0.25% 得 n8 11 位 A/D转换器分辨率的百分数是多少？如果满刻度电压为10V，当输入电压为 5mV时，写出其输出的二进制代码。解： 211100%0.49%

20、因此 A/D 转换器的分辨率为10V0.49%=4.9mV因此当输入电压为5mV 时，二进制代码为000 0000 0000b 如图 1 所示，当分别取如下两组参数时，试分别求出该电路的G0，n，等参数。（1）R1=R2=24k，C1=940pF，C2=470pF，R=。（2）R1=7.3k，R2=39.4k，C1=C2=0.047F，R=4k，Rf=20k。(图 6.4）解：由电路得：22111211112221211,1,1CRCRGCRCRCRCRCCRRWRRGonfo则当取参数时：1oG4. 112,/107.621211232121CCGCCsradCCRWon当取参数时：6420

21、1oG，,/106.1254132121sradCCRRWn6.01212112RRGRRRRo名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 成都理工大学信息科学与技术学院11 设计一个一阶高通滤波器，其截止频率为2kHz。要求画出电路图，写出传递函数的表达式。解：电路图如下所示：其传递函数为：SWGSGco1又cf=2KHZ ，则111CRWC=12.56(rad/s) 令21RRGfo, 取 C1=0.1F 则 R1=

22、796.18，Rf=1592.366.7 设计一个二阶低通滤波器， 其截止频率为 10kHz。要求画出电路图， 选择集成电路芯片的型号和各种元器件的参数值。解：电路图如下所示：选择巴特沃斯型滤波器则1414.12SSGSGo又KHZRCfc1021令 R1=R2=R, C1=C2=C 取 C=0.1F 则R=160，又414.13oG，则oG=1.586 又RRGfo1取 Rf=58.6K ,则 R=100K 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -