集成电路 (4).ppt

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1、9.1 集成运放的应用集成运放的应用信号放大信号放大 信号比较信号比较 信号产生信号产生 信号滤波信号滤波 信号运算信号运算为消除偏置电流引起的偏差，取为消除偏置电流引起的偏差，取反相放大电路反相放大电路电压并联负反馈电压并联负反馈 由由第第4章章可可知知，电电路路为为负负反馈电路。反馈电路。即电路处于深度负反馈条件下，即电路处于深度负反馈条件下，虚短虚短和和虚断虚断成立。成立。利用虚短和虚断得利用虚短和虚断得 由由于于运运放放的的增增益益一一般有般有 ，所以所以输出与输入反相输出与输入反相同相放大电路同相放大电路电压串联负反馈电压串联负反馈利用虚短和虚断得利用虚短和虚断得输出与输入同相输出与

2、输入同相电压跟随器电压跟随器 从从结结构构上上看看，它它是是反反相相输输入入和和同同相相输输入入相相结结合合的的放放大大电路。电路。当当则则若继续有若继续有则则 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和N、P点点的的KCL得：得：差值放大电路差值放大电路 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和N点点的的KCL得：得：若若则有则有（加法运算）（加法运算）输出再接一级反相电路输出再接一级反相电路可得可得反相加法电路反相加法电路 根根据据虚虚短短、虚虚断断和和叠叠加加原理得：原理得：同相加法电路同相加法电路/fn21pRRRRRRR=式中 ,i2i1of21npvvvRRRRR+=时当，减法电路减法电路第一级反相比例

3、第一级反相比例第二级反相加法第二级反相加法（1）利用反相信号求和以实现减法运算）利用反相信号求和以实现减法运算即即当当 时时得得（减法运算）（减法运算）从从结结构构上上看看，它它是是反反相相输输入入和和同同相相输输入入相相结结合合的的放放大大电路。电路。根根据据虚虚短短、虚虚断断和和N、P点的点的KCL得：得：减法电路减法电路（2）利用差值放大以实现减法运算）利用差值放大以实现减法运算R2R1R2积分电路积分电路式中，负号表示式中，负号表示vO与与vi在在相位上是相反的。相位上是相反的。根根据据“虚虚短短”，得得根根据据“虚虚断断”，得得因此因此设电容器设电容器C的初始电压为零，则的初始电压为

4、零，则（积分运算）（积分运算）微分电路微分电路根根据据“虚虚短短”，得得根根据据“虚虚断断”，得得因此因此所以所以其中，其中，IES 是发射结反向饱和电流是发射结反向饱和电流，vO是是vS的对数运算的对数运算。对数运算电路对数运算电路 利利用用PN结结的的指指数数特特性性实实现现对数运算对数运算BJT的发射结有的发射结有注意：注意：vS必须大于零，电路的输出电压小于必须大于零，电路的输出电压小于0.7伏伏利用虚断和虚短，电路有利用虚断和虚短，电路有vO是是vS的反对数运算（指数运算）的反对数运算（指数运算）反对数运算电路反对数运算电路利用虚短和虚断，电路有利用虚短和虚断，电路有以上两个电路温漂

5、很严重，实际电路都有温度补偿电路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 信号滤波信号滤波1 基本概念及初步定义基本概念及初步定义 2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路 高通滤波高通滤波 低通滤波低通滤波 基本概念基本概念 分类分类 带阻滤波带阻滤波 带通滤波带通滤波 基本概念及初步定义基本概念及初步定义1.基本概念基本概念滤波器：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。用频率信号的电子装置。无源滤波器：由无源器件（无源滤波器：由无源器件（R、L、C等）构成的滤波器。等）构成的滤波器。滤波电路滤

6、波电路滤波电路传递函数定义滤波电路传递函数定义时，有时，有其中其中 模，幅频响应模，幅频响应 相位角，相频响应相位角，相频响应时延响应为时延响应为有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。2.分类分类低通（低通（LPF）希希希希望望望望抑抑抑抑制制制制50Hz50Hz的的的的干干干干扰扰扰扰信信信信号号号号，应应应应选选选选用用用用哪哪哪哪种种种种类类类类型型型型的的的的滤波电路？滤波电路？滤波电路？滤波电路？高通（高通（HPF）带通（带通（BPF）带阻（带阻（BEF）全通（全通（APF）放放放放大大大大音音音音频频频频信信信信号号号号，应应应应选选选选用用用用哪

7、种类型的滤波电路？哪种类型的滤波电路？哪种类型的滤波电路？哪种类型的滤波电路？各种滤波器的幅频响应各种滤波器的幅频响应实际滤波器的幅频响应实际滤波器的幅频响应(a)(a)低通滤波器低通滤波器 (b)(b)带通滤波器带通滤波器11切比雪夫滤波器；切比雪夫滤波器；22巴特沃斯滤波器；巴特沃斯滤波器；33贝塞尔滤波器贝塞尔滤波器 由由图图可可见见，切切比比雪雪夫夫滤滤波波器器的的幅幅频频特特性性曲曲线线边边沿沿下下降降陡陡峭峭，但但顶顶部部不不平平；贝贝塞塞尔尔滤滤波波器器的的顶顶部部少少起起伏伏但但边边沿沿下下降降缓缓慢；巴特沃斯滤波器特性介于二者之间。慢；巴特沃斯滤波器特性介于二者之间。一阶有源

8、滤波电路一阶有源滤波电路1.低通滤波电路低通滤波电路传递函数传递函数其中其中特征角频率特征角频率故，幅频相应为故，幅频相应为 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路2.高高通滤波电路通滤波电路 可可由由低低通通和和高高通串联得到通串联得到必须满足必须满足3.带带通滤波电路通滤波电路低通特征角频率低通特征角频率高通特征角频率高通特征角频率 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路4.带阻带阻滤波电路滤波电路 可可由由低低通通和和高高通通并并联得到联得到必须满足必须满足 一一阶阶有有源源滤滤波波电电路路通通带带外外衰衰减减速速率率慢慢（-20dB/十十倍倍频频程程），与与理理想想情情况况相相差差较较远远。一一般

9、般用用在在对对滤滤波波要求不高的场合。要求不高的场合。信号比较信号比较 比比较较器器的的基基本本功功能能是是对对两两个个模模拟拟电电压压信信号号的的电电平平值值进进行行比比较较，并并用用输输出出电电平平的的两两个个极极端端值值（高高、低低电电平平）来来表表示示比比较较的的结结果。果。单门限比较器单门限比较器迟滞比较器迟滞比较器 比较器比较器特点：特点：1.单门限电压比较器单门限电压比较器开环，开环，虚短虚短和和虚断虚断不成立不成立增益增益A0大于大于105因为电路只有一个门限电压，因为电路只有一个门限电压，故称为单门限比较器。故称为单门限比较器。电压传输特性电压传输特性vI VREF 时，时，

10、vOH=+VCCvI 0 时，时，vOH=+VCCvI VT+时（略大），时（略大），电路发生翻转，电路发生翻转，vO=VoL。当当vi减小时，直到减小时，直到viVT+时，电路发生翻转，时，电路发生翻转，输出电压变为低电平输出电压变为低电平-VZ。当当电电路路的的输输出出为为-VZ，电电容容将将通通过过Rf支支路路放放电电，vN=vC将将不不断下降。断下降。当当vN VT-时，电路再次发生翻时，电路再次发生翻转，输出电压变为高电平转，输出电压变为高电平VZ。方波产生电路方波产生电路CRVZ电容充放电的微分方程为：电容充放电的微分方程为：通解为：通解为：3.振荡周期振荡周期 方波产生电路方波产

11、生电路4.占空比可变的方波产生电路占空比可变的方波产生电路 放电放电充电充电 三角波产生电路三角波产生电路 1.电路组成电路组成2.工作原理工作原理假设电源接通时，假设电源接通时，vO1=+VZ,则则电容电容C充电充电,同时同时vO按线性逐渐按线性逐渐下降；下降；迟滞比较器迟滞比较器积分器积分器当使当使A A1 1的的V VP P略低于略低于V VN N 0 0时，时，v vO1O1从从+V VZ Z跳变为跳变为-V VZ Z，电容电容C 开开 始始放电，放电，vO按线性上升；按线性上升；当使当使A A1 1的的V VP P略大于零时，略大于零时，v vO1O1从从-V VZ Z跳变为跳变为+V VZ Z，电容电容C充电充电,同同时时vO按线性逐渐下降。按线性逐渐下降。如此周而复始，产生振荡。如此周而复始，产生振荡。2121211ooPvRRRvRRRv+=三角波发生器三角波发生器 输出峰值输出峰值 三角波产生电路三角波产生电路 锯齿波产生电路锯齿波产生电路同相输入迟同相输入迟滞比较器滞比较器积分电路积分电路充放电时间充放电时间常数不同常数不同end