集成电路 (4)课件

9模拟集成电路的应用9.1集成运放的应用信号放大

信号比较

信号产生

信号滤波

信号运算为消除偏置电流引起的偏差，取反相放大电路电压并联负反馈由第4章可知，电路为负反馈电路。即电路处于深度负反馈条件下，虚短和虚断成立。利用虚短和虚断得由于运放的增益一般有，所以输出与输入反相从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。当则若继续有则根据虚短、虚断和N、P点的KCL得：差值放大电路根据虚短、虚断和N点的KCL得：若则有（加法运算）输出再接一级反相电路可得反相加法电路根据虚短、虚断和叠加原理得：同相加法电路//

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fn21pRRRRRRR==式中

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i2i1of21npvvvRRRRR+====时当，从结构上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大电路。根据虚短、虚断和N、P点的KCL得：减法电路（2）利用差值放大以实现减法运算R2R1R2积分电路式中，负号表示vO与vi在相位上是相反的。根据“虚短”，得根据“虚断”，得因此设电容器C的初始电压为零，则（积分运算）微分电路根据“虚短”，得根据“虚断”，得因此所以vO是vS的反对数运算（指数运算）反对数运算电路利用虚短和虚断，电路有以上两个电路温漂很严重，实际电路都有温度补偿电路9.1.3信号滤波1基本概念及初步定义

2一阶有源滤波电路

高通滤波

低通滤波

基本概念

分类

带阻滤波

带通滤波

基本概念及初步定义1.基本概念滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号的电子装置。无源滤波器：由无源器件（R、L、C等）构成的滤波器。滤波电路滤波电路传递函数定义时，有其中——模，幅频响应——相位角，相频响应时延响应为有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。实际滤波器的幅频响应(a)低通滤波器(b)带通滤波器1—切比雪夫滤波器；2—巴特沃斯滤波器；3—贝塞尔滤波器由图可见，切比雪夫滤波器的幅频特性曲线边沿下降陡峭，但顶部不平；贝塞尔滤波器的顶部少起伏但边沿下降缓慢；巴特沃斯滤波器特性介于二者之间。一阶有源滤波电路1.低通滤波电路传递函数其中特征角频率故，幅频相应为一阶有源滤波电路2.高通滤波电路可由低通和高通串联得到必须满足3.带通滤波电路低通特征角频率高通特征角频率信号比较

比较器的基本功能是对两个模拟电压信号的电平值进行比较，并用输出电平的两个极端值（高、低电平）来表示比较的结果。

单门限比较器迟滞比较器比较器特点：1.单门限电压比较器开环，虚短和虚断不成立增益A0大于105因为电路只有一个门限电压，故称为单门限比较器。电压传输特性vI>VREF时，vOH=+VCCvI<VREF时，vOL=-VEE理想实际比较器对于单门限比较器，当输入为正负对称的正弦波时，输出波形如下图所示。思考1.若过零比较器如图所示，则它的电压传输特性将是怎样的？2.输入为正负对称的正弦波时，输出波形是怎样的？单门限比较器的抗干扰能力应为高电平错误电平单门限比较器的特点工作在开环状态；具有开关特性。因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态；电路简单，灵敏度高，但抗干扰能力较差，容易发生误触发。迟滞比较器（3）传输特性(VOH)(VOL)当vi增大时，直到vi>VT+时（略大），电路发生翻转，vO=VoL。当vi减小时，直到vi<VT-时（略小），电路发生翻转，vO=VoH。解：（1）门限电压（3）输出电压波形例电路如图9.4.6a所示，试求门限电压，画出传输特性和图c所示输入信号下的输出电压波形。（2）传输特性信号产生电路在不输入任何信号的条件下，可以在输出端自动获取信号的电路，称为波形产生电路。正弦波产生电路非正弦波产生电路正反馈放大电路如图示。（注意与负反馈方框图的差别）

振荡条件所以振荡条件为当Xi=0，Xo0时，电路产生自激振荡，AF=，即1-AF=0。AF=A+

F=2n－幅度平衡条件－相位平衡条件起振条件起振和稳幅振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？电路器件内部噪声或外部的干扰当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出现失真。噪声或干扰信号中，满足相位平衡条件的某一频率0的信号被放大，成为振荡电路的输出信号。

稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅条件从回到AF=A+

F=2n放大电路（包括负反馈放大电路）正弦波振荡电路的基本组成反馈网络（构成正反馈的）

选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。经常与反馈网络合二为一。）稳幅环节正弦波振荡电路的分类按照组成选频网络的元件类型，可将正弦波振荡电路分为以下两类：RC正弦波振荡器产生1HZ-1MHZ的低频正弦波，主要有RC移相式、RC串并联式（RC桥式）、双T网络式等。LC正弦波振荡器产生1MHZ以上的高频正弦波，主要有变压器反馈式、三点式、石英晶体振荡器等。反馈系数RC串并联选频网络的选频特性幅频响应又且令则相频响应

RC串并联选频网络的选频特性当幅频响应有最大值相频响应幅频响应相频响应正反馈网络兼做选频网络RC桥式正弦波振荡电路1.电路组成带负反馈的放大电路正反馈网络2.振荡电路工作原理此时若放大电路的电压增益为由此可知，电路满足相位平衡条件则振荡电路满足起振的振幅条件当时，(+)(+)(+)(+)Av电路可以输出频率为的正弦波电路是否构成正反馈电路能否起振采用非线性元件3.稳幅措施利用热敏电阻热敏电阻起振时，即热敏电阻的作用稳幅3.稳幅措施利用二极管的非线性二极管的正向电阻所以当输出电压振幅增大时，输出电流增大，RD将减小。石英晶体振荡器石英晶体发生压电谐振时，可用L和C分别模拟晶体的质量和弹性，振动时的摩擦损耗用R模拟，整个晶体等效为一LC振荡器，因为其Q值（品质因数＝L/C）极高，选频特性很好，所以振荡频率的稳定性可以高达10-9甚至10-10。石英振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的。当外加的交变电压的频率与晶片的固有频率相等时，机械振动的幅度将急剧增加，产生压电谐振现象，从而可制成振荡器。方波产生电路1.电路组成迟滞比较器RC充放电支路稳压管双向限幅能否不串入该电阻？方波产生电路2.工作原理由于迟滞比较器中正反馈的作用，电源接通后瞬间，输出便进入饱和状态。假设为接通电源瞬间，电路的输出为正饱和值VZ，则输出电压将向电容充电，vN=vC将不断升高。RC放电RC充电当vN>VT+时，电路发生翻转，输出电压变为低电平-VZ。当电路的输出为-VZ，电容将通过Rf支路放电，vN=vC将不断下降。当vN

<VT-时，电路再次发生翻转，输出电压变为高电平VZ。方波产生电路CRVZ电容充放电的微分方程为：通解为：3.振荡周期方波产生电路4.占空比可变的方波产生电路

放电充电三角波产生电路