第6章模拟集成电路及其应用ppt课件

1、第六章：模拟集成电路及其第六章：模拟集成电路及其应用应用 北京邮电大学电信院电路与系统中心北京邮电大学电信院电路与系统中心Gdeng263Gdeng263内容提要内容提要介绍集成运算放大器的组成、介绍集成运算放大器的组成、工作原理、主要性能指标、特工作原理、主要性能指标、特性参数性参数介绍集成运放的基本应用电路及介绍集成运放的基本应用电路及分析方法分析方法集成运放的模拟运算电路集成运放的模拟运算电路电压比较器电压比较器简单介绍模拟乘法器及其应用简单介绍模拟乘法器及其应用集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点集成运算放大器集成运算放大器(Operational (Operational Amp

2、lifier)Amplifier)，简称集成运放，是由多，简称集成运放，是由多级直接耦合放大电路组成的高增益模级直接耦合放大电路组成的高增益模拟集成电路拟集成电路特点：特点：增益高增益高输入电阻大、输出电阻低输入电阻大、输出电阻低共模抑制比高共模抑制比高失调与漂移小失调与漂移小输入电压为零时输出电压也为零输入电压为零时输出电压也为零适用于正、负两种极性的输入和输出适用于正、负两种极性的输入和输出信号信号集成运算放大器的组成集成运算放大器的组成uA741uA741的原理电路的原理电路- -总图总图uA741uA741的原理电路的原理电路- -输入级输入级T1-T9T1-T9为差分输入级为差分输入

3、级T1T1、T3T3和和T2T2、T4T4组成组成共集共集- -共基组合差放共基组合差放T5-T7T5-T7为改进型镜像为改进型镜像电流源作该级的有源电流源作该级的有源负载，以提高电压增负载，以提高电压增益并完成单端益并完成单端- -双端双端输出的转换输出的转换T8-T9T8-T9为镜像电流源，为镜像电流源，为输入级提供偏置电为输入级提供偏置电流流uA741uA741的原理电路的原理电路- -中间级中间级T16T16、T17T17和和T13T13组成中间组成中间级级T16T16为射极跟随器为射极跟随器T17T17为共射放大管，为共射放大管，T13(BT13(B路路) )作为其有源负载作为其有源

4、负载该级电压增益可达该级电压增益可达55dB55dB以以上，其输入电阻很高，故上，其输入电阻很高，故对前级的影响较小对前级的影响较小uA741uA741的原理电路的原理电路- -输出级输出级T14T14、T15T15及及T18-T18-T24T24等组成输出等组成输出级级T24T24、T13(AT13(A路路) )及其作用及其作用T14T14、T20T20、T18T18、T19T19及其作用及其作用T15T15、R9R9及其作及其作用用R10R10和和T21-T23T21-T23的的作用作用uA741uA741的原理电路的原理电路- -偏置电路偏置电路T12T12、R5R5、T11T11构构成

5、主偏置电路，成主偏置电路，提供参考电流提供参考电流输入级的偏置，输入级的偏置，注意存在的负反注意存在的负反馈作用馈作用中间级的偏置中间级的偏置输出级的偏置？输出级的偏置？uA741uA741的原理电路的原理电路- -总结总结运算放大器内部电路的特点运算放大器内部电路的特点( (一一) )集成运放的许多性能参数主要取决于差分集成运放的许多性能参数主要取决于差分输入级的性能。集成运放的发展主要是以输入级的性能。集成运放的发展主要是以改进差分输入级的性能为主要标志改进差分输入级的性能为主要标志中间级的主要作用是提供足够高的电压增中间级的主要作用是提供足够高的电压增益，应有高输入电阻。该级还常担任电平

6、益，应有高输入电阻。该级还常担任电平移动的任务。多采用有源负载的共射电路移动的任务。多采用有源负载的共射电路输出级的主要要求是能向负载提供足够的输出级的主要要求是能向负载提供足够的功率，输出电阻要小，动态范围要大。为功率，输出电阻要小，动态范围要大。为了使用安全，一般还应附有过载保护电路了使用安全，一般还应附有过载保护电路集成运放的组成及各部分特点集成运放的组成及各部分特点( (二二) )直流偏置电路的作用直流偏置电路的作用集成运放的级间耦合均采用直接耦合方式集成运放的级间耦合均采用直接耦合方式电路中的二极管主要用于温度补偿、电平电路中的二极管主要用于温度补偿、电平偏移、提供偏置电压等，多使用

7、三极管的偏移、提供偏置电压等，多使用三极管的发射结代替发射结代替集成运放的符号及输入、输出信号集成运放的符号及输入、输出信号集成运放有两个集成运放有两个输入端，一个输输入端，一个输出端出端分别为反相输入分别为反相输入端与同相输入端端与同相输入端运放两输入端所加信号电压之差运放两输入端所加信号电压之差 即为差模输入电压。假定运放的共模即为差模输入电压。假定运放的共模抑制比极高，其共模输出可以忽略，抑制比极高，其共模输出可以忽略，则运放的输出与输入函数关系可以表则运放的输出与输入函数关系可以表示为示为 。其中。其中 ，为，为集成运放的开环差模电压增益集成运放的开环差模电压增益NPvv()OvDPN

8、vAvv0vDAuA741uA741的外部连接的外部连接2 2、3 3引脚分别为反引脚分别为反相和同相输入端相和同相输入端6 6脚为输出端脚为输出端7 7、4 4脚分别接正、脚分别接正、负直流电源负直流电源1 1、5 5脚之间接调零脚之间接调零电位器电位器8 8、9 9脚之间接校正脚之间接校正电容电容集成运算放大器的传输特性集成运算放大器的传输特性静态时静态时加入差模输加入差模输入电压入电压 后后IDv输入电压输入电压 增加到一定增加到一定程度后程度后IDv故运放的传故运放的传输特性大体输特性大体上可分为线上可分为线性区与饱和性区与饱和区区理想集成运放的技术参数理想集成运放的技术参数理想运放是

9、指分理想运放是指分析集成运放时将析集成运放时将各种参数理想化各种参数理想化此时的技术参数有：此时的技术参数有：00000vdidoCMRIOIOIBARRKVII 输入失调的温漂实际的集成运放无实际的集成运放无法达到理想指标，法达到理想指标，但随着工艺的改进，但随着工艺的改进，可在工程计算的简可在工程计算的简化分析时将实际运化分析时将实际运放视为理想运放进放视为理想运放进行近似估算行近似估算理想集成运放工作在线性区时的特点理想集成运放工作在线性区时的特点集成运放工作在线性区时，输入电压集成运放工作在线性区时，输入电压与运放两个输入端的电压间存在线性与运放两个输入端的电压间存在线性关系关系一般情

10、况下，运一般情况下，运放在线性区工作放在线性区工作时都加有较深的时都加有较深的负反馈。此时，负反馈。此时，亦可以使用虚短亦可以使用虚短路和虚开路的分路和虚开路的分析方法析方法输入失调参数输入失调参数( (一一) )输入失调电压输入失调电压IOV在室温及标准电源电压下，静态在室温及标准电源电压下，静态( (输入电输入电压为零压为零) )时，为了使集成运放的输出电压时，为了使集成运放的输出电压为零，在输入端所加的补偿电压为零，在输入端所加的补偿电压其大小反映了集成运放中电路的对称程其大小反映了集成运放中电路的对称程度和电平配合情况度和电平配合情况输入偏置电流输入偏置电流IBI输出电压为零时两输入端

11、静态电流的平输出电压为零时两输入端静态电流的平均值，即：均值，即：()/2IBBNBPIII输入失调参数输入失调参数( (二二) )输入失调电流输入失调电流IOI输出电压为零时流入运放两输入端静态输出电压为零时流入运放两输入端静态电流之差，即：电流之差，即：输入失调电压的温漂输入失调电压的温漂/IOdVdT|IOBNBPIII对于双极型运放，它反映了输入级差动对于双极型运放，它反映了输入级差动放大管放大管 的不对称程度。一般希望其越的不对称程度。一般希望其越小越好小越好指在规定温度范围指在规定温度范围 内随温度的变化率，内随温度的变化率，即即 的温度系数。是衡量运放温漂的重的温度系数。是衡量运

12、放温漂的重要指标要指标IOVIOV输入失调参数输入失调参数( (三三) )输入失调电流的温漂输入失调电流的温漂/IOdIdT指在规定温度范围内指在规定温度范围内 的温度系数的温度系数IOI/IOdVdT 和和 不能用外接调零电路不能用外接调零电路来补偿来补偿/IOdIdT输入失调参数是限制运放能够检测微输入失调参数是限制运放能够检测微弱信号最小值的主要因素。因而，在弱信号最小值的主要因素。因而，在对微弱信号的精密检测、精密模拟运对微弱信号的精密检测、精密模拟运算和自动控制仪表中对运放的这类参算和自动控制仪表中对运放的这类参数会有很高的要求数会有很高的要求差模特性参数差模特性参数最大输出电流最大

13、输出电流maxOI运放所能输出的正向或负向的峰值电流运放所能输出的正向或负向的峰值电流最大差模输入电压最大差模输入电压maxIDV运放两输入端所能承受的最大差模输入运放两输入端所能承受的最大差模输入电压电压开环差模电压增益开环差模电压增益vDA集成运放在无外加反馈情况下对差模信集成运放在无外加反馈情况下对差模信号的电压增益号的电压增益开环带宽开环带宽BWBW()Hf 下降下降3dB3dB时的频率时的频率20lgvDA单位增益带宽单位增益带宽GBW运放的开环差模电压增益下降至运放的开环差模电压增益下降至0dB0dB时的时的频率频率共模特性参数共模特性参数( (一一) )共模抑制比共模抑制比CMR

14、K集成运放开环差模电压增益与共模电压增集成运放开环差模电压增益与共模电压增益的比值，即：益的比值，即：,20lg()vDvDCMRCMRvCvCAAKor KdBAA一般情况下，集成运一般情况下，集成运放共模抑制比的频响放共模抑制比的频响特性主要取决于差动特性主要取决于差动输入级共模抑制比的输入级共模抑制比的频响特性，因而其共频响特性，因而其共模抑制比也会随频率模抑制比也会随频率的增加而下降的增加而下降共模特性参数共模特性参数( (二二) )共模电压增益共模电压增益vcA最大共模输入电压最大共模输入电压maxICV运放输入端所允许施加的共模输入电压运放输入端所允许施加的共模输入电压的最大值。超

15、过此值共模抑制比将明显的最大值。超过此值共模抑制比将明显下降下降运放输入端加共模输入电压时的增益运放输入端加共模输入电压时的增益大信号动态特性大信号动态特性( (一一) )转换速率转换速率( (摆率摆率) )RS代表集成运放对大幅度阶跃输入信号的适代表集成运放对大幅度阶跃输入信号的适应能力，是在大信号条件下输出电压的最应能力，是在大信号条件下输出电压的最大变化率，即：大变化率，即：max( )ORdvtSdtRS 是运放在大信号或高是运放在大信号或高频信号工作时的一项重频信号工作时的一项重要指标。只有信号的变要指标。只有信号的变化速率的绝对值小于时，化速率的绝对值小于时，输出才能随输入信号线输

16、出才能随输入信号线性变化性变化RS大信号动态特性大信号动态特性( (二二) )全功率带宽全功率带宽PBW表征运放在频域中的大信号特性。设运放表征运放在频域中的大信号特性。设运放工作在线性状态且输入为正弦信号，在额工作在线性状态且输入为正弦信号，在额定负载和全功率输出时，能满足定负载和全功率输出时，能满足 的最高信号频率即为全功率带宽。即为：的最高信号频率即为全功率带宽。即为：/RomSV2RPomSBWV该式表示集成运放工作在大信号条件下该式表示集成运放工作在大信号条件下时，时域特性与频域特性之间的关系时，时域特性与频域特性之间的关系电源特性及其它参数电源特性及其它参数静态功耗静态功耗DPDC

17、CCCEEEEPVIVI当输入信号为零时，运放消耗的总功率即当输入信号为零时，运放消耗的总功率即为静态功耗为静态功耗 ，显然：，显然：DP电源电压抑制比电源电压抑制比SVRK用来衡量电源电压波动对输出电压影响的用来衡量电源电压波动对输出电压影响的程度，通常定义为折合到输入端的失调电程度，通常定义为折合到输入端的失调电压变化与电源电压变化的比值，即：压变化与电源电压变化的比值，即：()IOSVRCCEEdVKd VV此外还有输出电阻、最大输出电压等此外还有输出电阻、最大输出电压等指标，其意义与一般电路的相同指标，其意义与一般电路的相同其他集成运算放大器简介其他集成运算放大器简介原理图及分析略，请

18、自行参照课原理图及分析略，请自行参照课本的说明学习其电路图本的说明学习其电路图超高精度单片集成运算放大器超高精度单片集成运算放大器OP177OP177高速宽带集成运算放大器高速宽带集成运算放大器LT1226LT1226MC14573CMOSMC14573CMOS集成运算放大器集成运算放大器Bi_FETBi_FET单片集成运算放大器单片集成运算放大器集成运放的线性应用集成运放的线性应用( (一一) )运放线性应用时，运放线性应用时，工作在传输特性的工作在传输特性的线性区，此时其差线性区，此时其差模输入电压极小模输入电压极小应以集成运放作为应以集成运放作为基本放大电路配合基本放大电路配合外部反馈网

19、络，构外部反馈网络，构成深度负反馈放大成深度负反馈放大电路电路深度负反馈使运放的净输入趋近于零深度负反馈使运放的净输入趋近于零是保证运放工作于线性状态的关键是保证运放工作于线性状态的关键集成运放的线性应用集成运放的线性应用( (二二) )由于深度负反馈使运放的净输入近由于深度负反馈使运放的净输入近似为零，有：似为零，有：虚短路：运放两输入端的差模输入电虚短路：运放两输入端的差模输入电压近似于零，即压近似于零，即 。此时运放两。此时运放两输入端可近似看成等电位，但不是真输入端可近似看成等电位，但不是真正的短路正的短路PNvv虚断路：运放两输入端的输入电流近虚断路：运放两输入端的输入电流近似为零，

20、即似为零，即 。此时运放两输。此时运放两输入端可视为不取电流，但不是断开入端可视为不取电流，但不是断开0PNii虚短路与虚开路同时存在，并且可虚短路与虚开路同时存在，并且可写成写成,0PNPNvvii集成运放的非线性应用集成运放的非线性应用运放的差模输入运放的差模输入电压较大，工作电压较大，工作在传输特性的限在传输特性的限幅区，输出电压幅区，输出电压为为 或或 ，输入、，输入、输出之间成非线输出之间成非线性关系性关系OHVOLV从电路角度看，集成运放处于无反从电路角度看，集成运放处于无反馈馈( (开环开环) )或正反馈的工作状态，如或正反馈的工作状态，如电压比较器电压比较器基本反相输入放大电路

21、基本反相输入放大电路电路结构说明电路结构说明只要只要 不是十分不是十分大，必满足深负大，必满足深负反馈的条件反馈的条件FR00NPNPiivv11,OIFFvviiRR 1Fii又 1OFvfIvRAvR 特点：特点：深负反馈下的输入电阻深负反馈下的输入电阻 输出电阻输出电阻10,ififRRR0ofR反相输入端为虚地点反相输入端为虚地点无共模输入信号，对共模抑制比无特无共模输入信号，对共模抑制比无特殊要求殊要求直流补偿电阻的原理直流补偿电阻的原理静止条件下：静止条件下：1(/)NNFvIRR 1/FRRR0IOvv两个输入端偏两个输入端偏流所产生的电流所产生的电压：压：PPvI R 设温度变

22、化设温度变化时的偏流变时的偏流变化相等化相等输出端没有因温输出端没有因温度变化而产生的度变化而产生的温漂。且输入级温漂。且输入级偏流的影响也相偏流的影响也相互抵消互抵消T T型反馈网络的原理型反馈网络的原理求电压放大倍求电压放大倍数和输入电阻数和输入电阻电压并联负反电压并联负反馈电路馈电路12ii虚断：虚断：NPvv虚地：虚地：1121Ivi Ri R2233Ovi Ri R 324iii2244Mvi Ri R 4224/ii RR223234/OviRRR RR 232341vfR RRRRAR 1ifRRT T型反馈网络的特点型反馈网络的特点在阻值不致太高在阻值不致太高的情况下，可同的情

23、况下，可同时获得较高的电时获得较高的电压放大倍数和较压放大倍数和较高的输入电阻高的输入电阻但由于但由于R4R4的引入的引入使反馈系数减小，使反馈系数减小，所以为保证足够所以为保证足够的反馈深度，应的反馈深度，应选用开环增益更选用开环增益更大的运放大的运放基本同相输入放大电路基本同相输入放大电路电路结构说明电路结构说明NPIvvv11,NONFFvvviiRR 1Fii又11OFvfIvRAvR又称为同相放大电又称为同相放大电路或同相比例运算路或同相比例运算电路电路特点：特点：输入电阻很高，输出电阻输入电阻很高，输出电阻0ofR电路不存在虚地点，集成运放有共模电路不存在虚地点，集成运放有共模输入

24、电压且与输入电压相同，因而对输入电压且与输入电压相同，因而对运放的共模抑制比有较高要求运放的共模抑制比有较高要求可转变为电压跟随器可转变为电压跟随器几种常用的同相放大电路几种常用的同相放大电路32311FOIRRvvRRR输入端接有分压电输入端接有分压电阻的同相放大电路阻的同相放大电路231/FRRRR电压跟随器电压跟随器同反相运算电路同反相运算电路- -总结总结反相输入反相输入ifR同相输入同相输入电路电路组成组成vfAoR性能性能特点特点1/FRRR1/FRRR1FvfRAR 11FvfRAR 1ifRR高低低低低反相比例运算反相比例运算电压并联电压并联虚地虚地输入输出电阻输入输出电阻同相

25、比例运算同相比例运算电压串联电压串联无虚地，共模无虚地，共模输入输出电阻输入输出电阻加法运算电路加法运算电路- -反相加法电路反相加法电路0,0NNvi电路结构说明电路结构说明N N为虚地点为虚地点12121212OIIFFOIIFvvvRRvvvRRRRR 12121()/OIIFif RRvvvRR 故电路具有反故电路具有反相相加的功能相相加的功能本电路中改变电阻本电路中改变电阻 ( (或或 ) )并不影响并不影响其它输入电压与输出电压的比例关系其它输入电压与输出电压的比例关系1R2R12/FRRR加法运算电路加法运算电路- -同相加法电路同相加法电路11FOPRvvR电路结构说明电路结构

26、说明12IPIPPabvvvvvRRR12/IIPpabpabvvvRRRRRRR1211FIIOpabRvvvRRRR若直流电阻平衡，若直流电阻平衡，则可进一步简化则可进一步简化缺点：缺点：各输入信号间各输入信号间相互影响，估算相互影响，估算和调节麻烦和调节麻烦输入端的共模输入端的共模电压较高电压较高减法运算电路减法运算电路- -差分输入减法电路差分输入减法电路电路结构说明电路结构说明应用叠加定理及应用叠加定理及对同相输入及反对同相输入及反相输入放大电路相输入放大电路的分析方法进行的分析方法进行分析分析32111231FFOIIRRRvvvRRRR 123121(,)()FFOIIRif R

27、R RRvvvR减法运算电路减法运算电路- -反相求和减法电路反相求和减法电路电路结构电路结构说明说明两级的输两级的输入与输出入与输出关系可以关系可以分开计算分开计算的原因的原因1111212FFOIIRRvvvRR 311224125IFIIOFvRvvvRRRRR41()Fif RR3122125IIIOFvvvvRRRR基本积分电路基本积分电路( (一一) )电路结构说明电路结构说明0,0NNviCOIRdvdvvICCRdtdt 001( )( )tOIOtvv t dtvtRC ( )1( )( )oviV sA sV ssRC若使用传输若使用传输函数表示：函数表示：1oviVAVj

28、 RCiRR输入电阻：输入电阻：基本积分电路基本积分电路( (二二) )要保持正常的积要保持正常的积分关系，对积分分关系，对积分时间应有所限制时间应有所限制利用积分电路，利用积分电路，把方波电压变换把方波电压变换为三角波电压为三角波电压同相输入积分电路同相输入积分电路1( )( )CCVsIssC可使用拉式变可使用拉式变换进行分析换进行分析( )( )( )iPiV sVsI sR( )( )( )oPfV sVsIsR( )( )( )ifPI sIsVs sC( )( )( )2oPNV sVsVs2( )( )oiV sV ssRC2( )( )oiv tv t dtRC要求正反馈恰要求

29、正反馈恰到好处到好处微分运算电路微分运算电路电路结构说明电路结构说明根据虚地与虚断的根据虚地与虚断的概念可得：概念可得：IOFCdvvRiRiRCdt 上图存在的问题：上图存在的问题：可能引起自激振荡可能引起自激振荡 突变时可能使电突变时可能使电路不能正常工作路不能正常工作Iv基本对数运算电路基本对数运算电路利用半导体利用半导体PNPN结的结的指数型伏安特性，指数型伏安特性，可以实现对数运算可以实现对数运算lnlnIOTTESvvVVIR 电路结构说明电路结构说明由虚短路、虚开由虚短路、虚开路可得：路可得：输出电压幅度不能输出电压幅度不能超过超过0.7V0.7V，且要求，且要求输入电压为正，以

30、输入电压为正，以保证晶体管处于导保证晶体管处于导通状态通状态受温度影响很大受温度影响很大集成对数运算电路集成对数运算电路1/111BETvVICESviIeR2/221BETvVREFCESviIeR1221212()lnlnCCBBEBETESESiivvvVII 4234BORvvRR33122442111lnCESOBTCESRRiIvvVRRiI 选择选择T1T1、T2T2参数对称，参数对称， ，那，那么么12ESESII32411lnIOTREFRRvvVRR V R4R4应具有正的温度系数，以进行应具有正的温度系数，以进行VTVT的的温度补偿温度补偿调节调节R3R3的值可使输出电压

31、超过的值可使输出电压超过0.7V0.7V指数运算电路指数运算电路电路结构说电路结构说明明/BETvVOEESFviIeiR /BETITvVvVOESESvRIeRIe 故该电路可故该电路可以实现反对以实现反对数运算数运算为了消除温为了消除温度对运算精度对运算精度的影响，度的影响，也需要进行也需要进行温度补偿温度补偿利用指数、对数电路构成其他运算利用指数、对数电路构成其他运算还可利用以上电路实现模还可利用以上电路实现模拟信号的乘方、开方等运拟信号的乘方、开方等运算，请自行思考实现方式算，请自行思考实现方式分析误差的意义分析误差的意义将集成运放看成理想增益器件时有：将集成运放看成理想增益器件时有

32、：,0,vDCMRidoHRAKRRfS 、 、 及其温漂为零及其温漂为零IBIIOVIOI实际工作时，必然有运算误差。分析实际工作时，必然有运算误差。分析这些误差可以将所得结论作为选用运这些误差可以将所得结论作为选用运放和其它元件的依据放和其它元件的依据分析每种特定应用电路时起主要作用分析每种特定应用电路时起主要作用的参数：的参数：,IBIOIOIVI直流运算电路中，直流运算电路中， 及其温漂及其温漂,vDidAR交流小信号电路中，交流小信号电路中， 及及HfCMRK同、反相电路中，同、反相电路中， 的不同影响的不同影响常根据实际情况来决定应考虑的参数常根据实际情况来决定应考虑的参数类型，而

33、将其它参数看成理想的类型，而将其它参数看成理想的闭环反相放大电路的直流或低频等效模型闭环反相放大电路的直流或低频等效模型1212()/2,2()/IBBBIOBBvdPNovdidCMRNPIOidIIIIIIAvvvA iRKivvVR 、 为有限值引起闭环增益的误差为有限值引起闭环增益的误差亦可推得增益亦可推得增益相对误差相对误差2(0)Iif v11111/()vfvfvfvDFidAAARRA RRRR 1(0)Iif v,vDidAR 及反馈系数及反馈系数越大，产生的误越大，产生的误差越小差越小0 说明忽略其它因素后的实际增益小于说明忽略其它因素后的实际增益小于理想值理想值vDAid

34、R 为有限值引起闭环增益的误差为有限值引起闭环增益的误差11CMRvDvKA FCMRK 和和 越大，产生的运算误差越大，产生的运算误差越小越小CMRKvdA失调参数引起输出电压的误差失调参数引起输出电压的误差将左图用戴维南将左图用戴维南定理和诺顿定理定理和诺顿定理等效并进行分析，等效并进行分析，可得：可得： 和和 越越大，大， 及及 引起引起的误差电压也越的误差电压也越大大1(1/)FRRRIOVIOI 、 对对 的影的影响可由调零电路响可由调零电路予以补偿予以补偿OVIOVIOI运放的开环带宽对闭环增益的影响运放的开环带宽对闭环增益的影响设运放的开环增益函数只有一个极点设运放的开环增益函数

35、只有一个极点起主导作用，则其开环电压增益函数起主导作用，则其开环电压增益函数可写成：可写成：1/vDvDHAAjff21 (/)vDvDHAAff信号频率越高，产生的误差也越大信号频率越高，产生的误差也越大模拟乘法器简介模拟乘法器简介oxyvkv v：乘积系数：乘积系数k理想乘法器的条件：理想乘法器的条件：输入阻抗无穷大输入阻抗无穷大输出阻抗为零输出阻抗为零乘积系数为常数乘积系数为常数有一个输入为零有一个输入为零时输出为零，且无时输出为零，且无失调电压、电流失调电压、电流按照允许输入信号按照允许输入信号的极性，模拟乘法的极性，模拟乘法器有单象限、二象器有单象限、二象限和四象限之分限和四象限之分

36、变跨导二象限乘法器的工作原理变跨导二象限乘法器的工作原理( (一一) )变跨导型模拟乘法器利用输入电压控变跨导型模拟乘法器利用输入电压控制差放差分管的发射极电路，使之跨制差放差分管的发射极电路，使之跨导作相应的变化，从而达到与输入差导作相应的变化，从而达到与输入差模信号相乘的目的模信号相乘的目的122xoccEETviiiIthV2xoCEETvvR IthV(2),2xxToCEETvif vVvR IV变跨导二象限乘法器的工作原理变跨导二象限乘法器的工作原理( (二二) )(2),2xxToCEETvif vVvR IV33yBECEEEvviIR33(),/yBECEEyEif vviI

37、vR2CoxyTERvv vV R 可正可负，但可正可负，但 必必须大于零，故左图为须大于零，故左图为二象限模拟乘法器二象限模拟乘法器xvyv变跨导二象限乘法器的工作原理变跨导二象限乘法器的工作原理( (三三) ) 的值必须小于的值必须小于xv2Tv左图电路缺点：左图电路缺点： 的值越小，运算的值越小，运算误差越大误差越大yv 与与 有关，即受有关，即受温度变化的影响温度变化的影响ovTv电路只能工作在二电路只能工作在二象限象限2CoxyTERvv vV R可回顾习题可回顾习题2.7.102.7.10双平衡四象限变跨导乘法器双平衡四象限变跨导乘法器( (一一) )1252xTviii thV电

38、路结构说电路结构说明明4362xTviii thV562yTviiIthV1213421243()()()()ooiiiiiiiiii双平衡四象限变跨导乘法器双平衡四象限变跨导乘法器( (二二) )1256()222xooTyxTTviiii thVvvIththVV(22)xTyTif vVvV12214ooxyTiiv vV122()4oooCCxyTxyviiRIRv vVkv v 双平衡四象限变跨导乘法器双平衡四象限变跨导乘法器( (三三) )可通过上图将可通过上图将左图的双端输左图的双端输出转变为单端出转变为单端输出，乘积系输出，乘积系数可通过反馈数可通过反馈电阻进行调节电阻进行调节

39、该电路的输入该电路的输入信号最大值仍信号最大值仍然受限然受限模拟乘法器的应用模拟乘法器的应用- -乘方运算电路乘方运算电路模拟乘法器的应用模拟乘法器的应用- -除法运算电路除法运算电路左图中，左图中， 与与 必须是同相的，必须是同相的，从而才能引入负从而才能引入负反馈，使得电路反馈，使得电路正常工作正常工作ovov利用深负反馈条利用深负反馈条件下的虚短路与件下的虚短路与虚开路，可得：虚开路，可得：2112IoIRvvkR v 由于由于 的极性受限的极性受限制，故该电路为二制，故该电路为二象限除法运算电路象限除法运算电路2Iv模拟乘法器的应用模拟乘法器的应用- -开方运算电路开方运算电路21(0

40、,0)oIIRvvkRkv2321oIRvvk R电压比较器的基本特性电压比较器的基本特性电压比较器电压比较器( (简称比较器简称比较器) )的功能是比的功能是比较两个输入电压的大小，据此决定其较两个输入电压的大小，据此决定其输出是高电平还是低电平输出是高电平还是低电平电压比较器的输入为模拟量，输出为数字电压比较器的输入为模拟量，输出为数字量，实际上是一位量，实际上是一位D/AD/A转换器，可作为模转换器，可作为模拟电路与数字电路之间的接口电路拟电路与数字电路之间的接口电路工作于开环或正反馈下的集成运放具有比工作于开环或正反馈下的集成运放具有比较功能，也可采用单片集成电压比较器较功能，也可采用

41、单片集成电压比较器电压比较器的两个重要参数电压比较器的两个重要参数( (一一) )线性区边缘所对应的线性区边缘所对应的两个输入电压值的差两个输入电压值的差值值 即为比较器的灵即为比较器的灵敏度敏度IV 越小，灵敏度越高越小，灵敏度越高IV灵敏度标志着比较器灵敏度标志着比较器对输入信号电压的分对输入信号电压的分辨能力。为提高灵敏辨能力。为提高灵敏度，应选择开环增益度，应选择开环增益大、失调与温漂小的大、失调与温漂小的集成运放或集成比较集成运放或集成比较器构成电压比较器器构成电压比较器电压比较器的两个重要参数电压比较器的两个重要参数( (二二) )右图中右图中 称为比较器的称为比较器的响应时间响应时间t 越小响应速度越快越小响应速度越快t提高响应速度的方法：提高响应速度的方法：运放不加相位补偿电运放不加相位补偿电容也可提高响应速度容也可提高响应速度比较器的输出限幅电路比较器的输出限幅电路通过在比较器的输出端加一个由稳通过在比较器的输出端加一个由稳压管构成的限幅电路，形成较稳定、压管构成的限幅电路，形成较稳定、精确的输出电平精确的输出电平若要求比较器输出高、低电平的绝若要求比较器输