第七章模拟集成电路系统.ppt

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1、29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)1第第7章章 模拟集成电路系统模拟集成电路系统Chapter SevenAnalog Integrated Circuit System29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)2第第7章章 模拟集成电路系统模拟集成电路系统71 集成运算放大器在基本运算中的应用集成运算放大器在基本运算中的应用 一、理想运算放大器概念一、理想运算放大器概念二、理想运算放大器特性二、理想运算放大器特性1.理想运放工作在线性状态时的特性理想运放工作在线性状态时的特性2.理

2、想运放工作在非线性状态时的特性理想运放工作在非线性状态时的特性711 相加器相加器一、反相相加器一、反相相加器二、同相相加器二、同相相加器29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)3712相减器相减器(差动放大器差动放大器)713 积分器积分器714 微分器微分器715 对数、反对数运算器对数、反对数运算器一、对数运算器一、对数运算器二、反对数（指数）运算器二、反对数（指数）运算器三、乘法器和除法器三、乘法器和除法器29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)4三、迟滞比较器三、迟滞比较器施密

3、特触发器施密特触发器743 窗口比较器窗口比较器74 电压比较器及弛张振荡器电压比较器及弛张振荡器741电压比较器电压比较器一、电压比较器的基本特性一、电压比较器的基本特性及其参数及其参数二、电压比较器的开环应用二、电压比较器的开环应用简单比较器简单比较器29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)5第第7章章 模拟集成电路系统模拟集成电路系统(Analog Integrated Circuit System)29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)6第第7章章 模拟集成电路系统模拟集成电路

4、系统(Analog Integrated Circuit System)集成运放集成运放(Integrated Operational Amplifier)在信号的在信号的运算运算、处理处理和和产生产生等方面得到广泛的应用。等方面得到广泛的应用。如放大器、加法器、减法器、积分器、微分器等如放大器、加法器、减法器、积分器、微分器等29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)7第第7章章 模拟集成电路系统模拟集成电路系统(Analog Integrated Circuit System)集成运放集成运放(Integrated Operational

5、 Amplifier)在信号的在信号的运算运算、处理处理和和产生产生等方面得到广泛的应用。等方面得到广泛的应用。如限幅器、高频检波器、有源滤波器、电流电如限幅器、高频检波器、有源滤波器、电流电压转换器、频率电压转换器、数模转换器、压转换器、频率电压转换器、数模转换器、比较器、电压跟随器等比较器、电压跟随器等29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)8第第7章章 模拟集成电路系统模拟集成电路系统(Analog Integrated Circuit System)集成运放集成运放(Integrated Operational Amplifier)

6、在信号的在信号的运算运算、处理处理和和产生产生等方面得到广泛的应用。等方面得到广泛的应用。如正弦波振荡器、多谐振荡器等如正弦波振荡器、多谐振荡器等29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)9集成运放由哪些单元电路构成？传输特性如何？集成运放由哪些单元电路构成？传输特性如何？集成运放知识回顾集成运放知识回顾29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)10uiduoUOHUOL线性区线性区Aud越大，运放的线性范围越小。越大，运放的线性范围越小。集成运放知识回顾集成运放知识回顾若若UOH=-UOL

7、=12V，Aud=105，uid在在什么范围内，运放工作在线性区间什么范围内，运放工作在线性区间?答答:|ui|t2(3s)S接接a点点S接接b点点S接接c点点uC(0)=0画出输出电压画出输出电压uO(t)的波形图的波形图29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)59解解(1)因因为为初初始始电电压压为为零零(uC(0)=0)，在在t=01s间间，开开关关S接地，所以接地，所以uo=0。29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)60 输出电压从零开始线性下降。当输出电压从零开始线性下降。当

8、t=3s时时:(2)在在t=13s间，开关间，开关S接接b点，点，电容电容C充电充电,充电电流充电电流29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)61(3)在在t3s后后，S接接c点点，电电容容C放放电电后后被被反反充充电电，uo从从-4V开开始始线线性性上上升升，一一直直升升至至电电源源电电压压UCC就就不不再再上上升升了了。那那么么升到电源电压升到电源电压(+15V)所对应的时间所对应的时间tx是多少是多少?29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)62图图711 例例3电路的输出波形电路

9、的输出波形u o(t)29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)63图图715具具有有温温度度补补偿偿的的对对数数运运算算器器uiR1RpA1A2uoV1V2i1IRRUCCR3R2对管对管RTA29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)6429 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)65 图图749 输出限幅电路输出限幅电路 29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)66 图图749 输出

10、限幅电路输出限幅电路 29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)67 图图750过零比较器及脉宽调制器输出波形过零比较器及脉宽调制器输出波形(a)过零比较器整形波形过零比较器整形波形29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)68 图图750过零比较器及脉宽调制器输出波形过零比较器及脉宽调制器输出波形(b)脉宽调制器输出波形脉宽调制器输出波形29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)69补充例补充例2 画出下面电路的传输特性。画出下面电路的传

11、输特性。R2urR1uiuoRp29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)70分析方法：运放比较的是分析方法：运放比较的是U-和和U+。当当时，输出时，输出UOH 时，输出时，输出UOL 当当也就是说，当也就是说，当 即即时，输出发生转折。时，输出发生转折。R2urR1uiuoRp29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)71所以，输入所以，输入ui比较的门限电压为：比较的门限电压为：uouiUOHUOLUT29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic techno

12、logy)72图图7-51 简单比较器输出波形边缘不陡峭及受干扰的情况简单比较器输出波形边缘不陡峭及受干扰的情况(a)输出波形边缘不陡峭输出波形边缘不陡峭(b)受干扰情况受干扰情况受转换速度的限制受转换速度的限制受鉴别灵敏度的影响受鉴别灵敏度的影响29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)73图图752迟迟滞滞比比较较器器电电路路及及传传输输特特性性鉴别不鉴别不灵敏区灵敏区引入正反馈，引入正反馈，边沿变陡。边沿变陡。UTLUTHU29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)74正反馈系数正反馈

13、系数参考电压参考电压/门限电压门限电压(Reference/Threshold Voltage)上门限电压上门限电压下门限电压下门限电压回差回差(Hysteresis Voltage)29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)75比较器输出、输入量关系分析的关键比较器输出、输入量关系分析的关键比比较较器器的的输输出出从从一一种种电电平平跳跳到到另另一一种种电电平平的的临临界界条条件件（u+=u-）所所对对应应的的输输入入电电压压（即即阈阈值电压）。值电压）。29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technol

14、ogy)76UTLUTHUUTHUTLUr29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)77图图753迟滞比较器输出波形迟滞比较器输出波形UTLUTHUUTHUTL29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)78图图754同相输入迟滞比较器及其传输特性同相输入迟滞比较器及其传输特性29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)79电压比较器中的正反馈思考电压比较器中的正反馈思考1.只在输出状态发生只在输出状态发生翻转翻转时存在正反馈现象。在其它时存在

15、正反馈现象。在其它情况下，输出端的电压保持不变（情况下，输出端的电压保持不变（UOH或或UOL）。）。2.发生正反馈时，由于环路增益发生正反馈时，由于环路增益|AF|1 ，输出很快，输出很快达到限幅值（达到限幅值（UOH或或UOL）。因没有选频网络，故。因没有选频网络，故不会发生振荡现象。因输出不能在运放线性状态下不会发生振荡现象。因输出不能在运放线性状态下达到平衡，故此时的闭环增益不是一个常数，不能达到平衡，故此时的闭环增益不是一个常数，不能用一个类似负反馈的基本关系式描述。用一个类似负反馈的基本关系式描述。1.电压比较器中是否一直存在正反馈现象电压比较器中是否一直存在正反馈现象?2.电压比

16、较器中存在正反馈电压比较器中存在正反馈,是否会出现振荡现象是否会出现振荡现象?29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)80例（例（1）分析图中各电路的功能；）分析图中各电路的功能；（2）分别画出图中各电路的传输特性；）分别画出图中各电路的传输特性；29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)8129 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)8229 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)8329

17、 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)84（a）反相比例放大器）反相比例放大器（b）同相比例放大器）同相比例放大器（c）过零电压比例器）过零电压比例器（d）迟滞电压比例器）迟滞电压比例器29 十二月 2022模拟电子技术(analog electronic technology)85(4)(4)了解典型电压比较器的电路组成、工作原理和性能特点。了解典型电压比较器的电路组成、工作原理和性能特点。(1)(1)掌握理想集成运放概念；掌握理想集成运放概念；(2)(2)掌握基本应用电路（反掌握基本应用电路（反/同相放大器）的分析方法；同相放大器）的分析方法；(3)(3)掌握加法器、减法器的结构、工作原理和分析方法；掌握加法器、减法器的结构、工作原理和分析方法；本章教学基本要求本章教学基本要求