中級(jí)電子設(shè)計(jì)-放大器

1、集成電路應(yīng)用集成電路應(yīng)用 模擬集成電路主要是指由電容、電阻、晶體模擬集成電路主要是指由電容、電阻、晶體管等組成的模擬電路集成在一起用來(lái)處理模擬信管等組成的模擬電路集成在一起用來(lái)處理模擬信號(hào)的集成電路。有許多的模擬集成電路，如運(yùn)算號(hào)的集成電路。有許多的模擬集成電路，如運(yùn)算放大器、模擬乘法器、鎖相環(huán)、電源管理芯片等放大器、模擬乘法器、鎖相環(huán)、電源管理芯片等。 模擬集成電路的主要構(gòu)成電路有：放大器、模擬集成電路的主要構(gòu)成電路有：放大器、濾波器、反饋電路、基準(zhǔn)源電路、開(kāi)關(guān)電容電路濾波器、反饋電路、基準(zhǔn)源電路、開(kāi)關(guān)電容電路等。模擬集成電路設(shè)計(jì)主要是通過(guò)進(jìn)行手動(dòng)的電等。模擬集成電路設(shè)計(jì)主要是通過(guò)進(jìn)行手動(dòng)的

2、電路調(diào)試，模擬而得到。與此相對(duì)應(yīng)的數(shù)字集成電路調(diào)試，模擬而得到。與此相對(duì)應(yīng)的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)大部分是通過(guò)使用硬件描述語(yǔ)言在路設(shè)計(jì)大部分是通過(guò)使用硬件描述語(yǔ)言在EDA軟軟件的控制下自動(dòng)的綜合產(chǎn)生。件的控制下自動(dòng)的綜合產(chǎn)生。1、集成運(yùn)算放大器、集成運(yùn)算放大器 集成運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)放）是一種高電壓放大倍數(shù)集成運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)放）是一種高電壓放大倍數(shù)、高輸入電阻、低輸出電阻的直接耦合放大電路。它工作、高輸入電阻、低輸出電阻的直接耦合放大電路。它工作在放大區(qū)時(shí)，輸入和輸出呈線(xiàn)性關(guān)系，所以它又被稱(chēng)為線(xiàn)在放大區(qū)時(shí)，輸入和輸出呈線(xiàn)性關(guān)系，所以它又被稱(chēng)為線(xiàn)性集成電路。性集成電路。 集成運(yùn)放的組成由四部分組成

3、：集成運(yùn)放的組成由四部分組成： 偏置電路：由恒流源電路構(gòu)成，確定運(yùn)放各級(jí)的靜態(tài)偏置電路：由恒流源電路構(gòu)成，確定運(yùn)放各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)；工作點(diǎn)； 輸入級(jí)：由差放構(gòu)成，可減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾；輸入級(jí)：由差放構(gòu)成，可減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾； 中間級(jí)：共射放大電路，用于電壓放大；中間級(jí)：共射放大電路，用于電壓放大； 輸出級(jí)：互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路，降低輸出電阻，提高帶載能輸出級(jí)：互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路，降低輸出電阻，提高帶載能力。力。 2、集成運(yùn)放的性能指標(biāo)、集成運(yùn)放的性能指標(biāo) 開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod：它是指集成運(yùn)放在無(wú)外：它是指集成運(yùn)放在無(wú)外加反饋回路的情況下的差模電壓的放大倍數(shù)。加反饋回路的情

4、況下的差模電壓的放大倍數(shù)。 最大輸出電壓最大輸出電壓Uop-p：它是指一定電壓下，集成運(yùn)放：它是指一定電壓下，集成運(yùn)放的最大不失真輸出電壓的峰的最大不失真輸出電壓的峰-峰值。峰值。 差模輸入電阻差模輸入電阻rid ：它的大小反映了集成運(yùn)放輸入端：它的大小反映了集成運(yùn)放輸入端向差模輸入信號(hào)源索取電流的大小。要求它愈大愈好。向差模輸入信號(hào)源索取電流的大小。要求它愈大愈好。 輸出電阻輸出電阻ro ：它的大小反映了集成運(yùn)放在小信號(hào)輸：它的大小反映了集成運(yùn)放在小信號(hào)輸出時(shí)的負(fù)載能力。出時(shí)的負(fù)載能力。 共模抑制比共模抑制比CMRR：它放映了集成運(yùn)放對(duì)共模輸入信：它放映了集成運(yùn)放對(duì)共模輸入信號(hào)的抑制能力，其

5、定義同差動(dòng)放大電路。號(hào)的抑制能力，其定義同差動(dòng)放大電路。CMRR越大越好越大越好。根據(jù)分析時(shí)理想運(yùn)放的條件根據(jù)分析時(shí)理想運(yùn)放的條件 ，得出兩個(gè)重要結(jié)論，得出兩個(gè)重要結(jié)論： 虛短路：虛短路：V+=V-； 虛開(kāi)路：虛開(kāi)路：Ii=0 注意在實(shí)際運(yùn)算放大器的分析計(jì)算中，也采注意在實(shí)際運(yùn)算放大器的分析計(jì)算中，也采用這兩個(gè)條件分析。用這兩個(gè)條件分析。3、反相輸入放大器、反相輸入放大器 反相比例運(yùn)算放大器電路輸出電壓與輸入電反相比例運(yùn)算放大器電路輸出電壓與輸入電壓間的關(guān)系：壓間的關(guān)系： VO= -（RF/F1）*Vi 閉環(huán)放大倍數(shù)：閉環(huán)放大倍數(shù)： AF = AV*F = VO/Vi = -RF/R1 RF=

6、R1時(shí)，放大器僅起反相作用，又稱(chēng)反相時(shí)，放大器僅起反相作用，又稱(chēng)反相器。運(yùn)放正端有接入平衡電阻器。運(yùn)放正端有接入平衡電阻Rp，其目的是為了，其目的是為了保持反相比例運(yùn)算放大器電路的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，因此保持反相比例運(yùn)算放大器電路的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，因此運(yùn)放的兩個(gè)輸入電路的電阻必須相等。運(yùn)放的兩個(gè)輸入電路的電阻必須相等。 平衡電阻平衡電阻(使輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等使輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等): RP=R1/RF。反向輸入放大器模型反向輸入放大器模型理想運(yùn)放：理想運(yùn)放：虛短路：虛短路：V+=V-V+=V-； 虛開(kāi)路：虛開(kāi)路：Ii=0Ii=04、同相輸入放大器、同相輸入放大器 同相比例運(yùn)算放大器電路同相比例運(yùn)算放

7、大器電路 ，在理想條件下，在理想條件下，Vo與與Vi的關(guān)系是：的關(guān)系是： Vo=（1+Rf/R1）*Vi 輸入信號(hào)輸入信號(hào)Vi經(jīng)平衡電阻經(jīng)平衡電阻Rp送到運(yùn)放的同相輸入端，反送到運(yùn)放的同相輸入端，反饋通過(guò)饋通過(guò)Rf送回到反相輸入端以實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋，若把差模輸入送回到反相輸入端以實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋，若把差模輸入電壓看成是凈輸入電壓，則反饋電壓電壓看成是凈輸入電壓，則反饋電壓Vf加在加在R1兩端。同兩端。同相輸入放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電壓取樣電壓求和的深負(fù)反饋相輸入放大器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電壓取樣電壓求和的深負(fù)反饋電路。電路。5、跟隨器、跟隨器6、差動(dòng)放大器、差動(dòng)放大器 差動(dòng)放大電路又叫差分電路，能有效地放大交流信號(hào)差

8、動(dòng)放大電路又叫差分電路，能有效地放大交流信號(hào)，而且能有效地減小由于電源波動(dòng)和晶體管隨溫度變化多，而且能有效地減小由于電源波動(dòng)和晶體管隨溫度變化多引起的零點(diǎn)漂移。常被用作多級(jí)放大器的前置級(jí)。引起的零點(diǎn)漂移。常被用作多級(jí)放大器的前置級(jí)。7、減法電路（該電路也稱(chēng)為差分電路）、減法電路（該電路也稱(chēng)為差分電路） 從結(jié)構(gòu)上看，它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大從結(jié)構(gòu)上看，它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電路。電路。 根據(jù)虛短、虛斷和根據(jù)虛短、虛斷和N、P點(diǎn)的點(diǎn)的KCL得：得：8、儀用放大器（高共模抑制比、高輸入電阻測(cè)量放大器、儀用放大器（高共模抑制比、高輸入電阻測(cè)量放大器） 由三運(yùn)放組成性能優(yōu)越的測(cè)量放

9、大器，由三運(yùn)放組成性能優(yōu)越的測(cè)量放大器，A1和和A2組成組成雙端輸入雙端輸入/雙端輸出差動(dòng)放大，由于信號(hào)從二個(gè)同相端輸雙端輸出差動(dòng)放大，由于信號(hào)從二個(gè)同相端輸入，使輸入阻抗高達(dá)入，使輸入阻抗高達(dá)10M 以上。第二級(jí)又采用差動(dòng)輸入以上。第二級(jí)又采用差動(dòng)輸入，在運(yùn)放參數(shù)和，在運(yùn)放參數(shù)和R3、R4嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)時(shí)，電路具有很高的共嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)時(shí)，電路具有很高的共模抑制能力和低溫漂。模抑制能力和低溫漂。9、求和電路（加法電路）、求和電路（加法電路）10、積分電路、積分電路11、微分電路、微分電路12、比較器、比較器 比較器是將兩個(gè)相差不是很小的電壓進(jìn)行比較的系統(tǒng)比較器是將兩個(gè)相差不是很小的電壓進(jìn)行比較的系統(tǒng)。最

10、簡(jiǎn)單的比較器就是運(yùn)算放大器。最簡(jiǎn)單的比較器就是運(yùn)算放大器。 運(yùn)算放大器在有深度負(fù)反饋的條件下，會(huì)在線(xiàn)性區(qū)工運(yùn)算放大器在有深度負(fù)反饋的條件下，會(huì)在線(xiàn)性區(qū)工作，有著增益很大的放大特性，在計(jì)算時(shí)往往認(rèn)為它放大作，有著增益很大的放大特性，在計(jì)算時(shí)往往認(rèn)為它放大的倍數(shù)是無(wú)窮大。而在沒(méi)有反饋的條件下，運(yùn)算放大器在的倍數(shù)是無(wú)窮大。而在沒(méi)有反饋的條件下，運(yùn)算放大器在線(xiàn)性區(qū)的輸入動(dòng)態(tài)范圍很小，即兩個(gè)輸入電壓有一定差距線(xiàn)性區(qū)的輸入動(dòng)態(tài)范圍很小，即兩個(gè)輸入電壓有一定差距就會(huì)使運(yùn)算放大器達(dá)到飽和。就會(huì)使運(yùn)算放大器達(dá)到飽和。如果同相端電壓較大，則輸如果同相端電壓較大，則輸出最大電壓，一般是出最大電壓，一般是+12V；如

11、果反相端電壓較大，則輸；如果反相端電壓較大，則輸出最小電壓，一般是出最小電壓，一般是-12V。這樣，就實(shí)現(xiàn)了電壓比較功能這樣，就實(shí)現(xiàn)了電壓比較功能 注意：在真正的電壓比較器還會(huì)增加一些外圍輔助電注意：在真正的電壓比較器還會(huì)增加一些外圍輔助電路，以加強(qiáng)性能。路，以加強(qiáng)性能。UiUi從同相端輸入從同相端輸入 UiUi從反相端輸入從反相端輸入 過(guò)零比較器過(guò)零比較器 正弦波變方波正弦波變方波13、濾波器、濾波器用來(lái)消除干擾雜訊的器件用來(lái)消除干擾雜訊的器件,將輸入或輸出經(jīng)過(guò)過(guò)濾而得到將輸入或輸出經(jīng)過(guò)過(guò)濾而得到純凈的交流電。純凈的交流電。 濾波器的種類(lèi)很多，分類(lèi)方法也不同。濾波器的種類(lèi)很多，分類(lèi)方法也不同

12、。 （1）按所處理的信號(hào)分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種）按所處理的信號(hào)分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種。 （2）按所通過(guò)信號(hào)的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻）按所通過(guò)信號(hào)的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。濾波器四種。 低通濾波器：它允許信號(hào)中的低頻或直流分量通過(guò)，抑制低通濾波器：它允許信號(hào)中的低頻或直流分量通過(guò)，抑制高頻分量或干擾和噪聲。高頻分量或干擾和噪聲。 高通濾波器：它允許信號(hào)中的高頻分量通過(guò)，抑制低頻或高通濾波器：它允許信號(hào)中的高頻分量通過(guò)，抑制低頻或直流分量。直流分量。 帶通濾波器：它允許一定頻段的信號(hào)通過(guò)，抑制低于或高帶通濾波器：它允許一定頻段的信號(hào)通過(guò)，抑制低于或高于該頻

13、段的信號(hào)、干擾和噪聲。于該頻段的信號(hào)、干擾和噪聲。 帶阻濾波器：它抑制一定頻段內(nèi)的信號(hào)，允許該頻段以外帶阻濾波器：它抑制一定頻段內(nèi)的信號(hào)，允許該頻段以外的信號(hào)通過(guò)。的信號(hào)通過(guò)。 有源低通濾波器：有源低通濾波器：f0=1/2RC f0=1/2RC 有源高通濾波器：有源高通濾波器：f0=1/2RC f0=1/2RC 有源帶通濾有源帶通濾波器波器組合濾波器組合濾波器 （3）按所采用的元器件分為無(wú)源和有源濾波器兩種。）按所采用的元器件分為無(wú)源和有源濾波器兩種。 無(wú)源濾波器：僅由無(wú)源元件無(wú)源濾波器：僅由無(wú)源元件(R、L和和C)組成的濾波器組成的濾波器，它是利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的，它

14、是利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構(gòu)成的。這類(lèi)濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：電路比較簡(jiǎn)單，不需原理構(gòu)成的。這類(lèi)濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：電路比較簡(jiǎn)單，不需要直流電源供電，可靠性高；缺點(diǎn)是：通帶內(nèi)的信號(hào)有能要直流電源供電，可靠性高；缺點(diǎn)是：通帶內(nèi)的信號(hào)有能量損耗，負(fù)載效應(yīng)比較明顯，使用電感元件時(shí)容易引起電量損耗，負(fù)載效應(yīng)比較明顯，使用電感元件時(shí)容易引起電磁感應(yīng)，當(dāng)電感磁感應(yīng)，當(dāng)電感L較大時(shí)濾波器的體積和重量都比較大，較大時(shí)濾波器的體積和重量都比較大，在低頻域不適用。在低頻域不適用。 有源濾波器：由無(wú)源元件有源濾波器：由無(wú)源元件(一般用一般用R和和C)和有源器件和有源器件(如集成運(yùn)算放大器）組成如集成運(yùn)算

15、放大器）組成。這類(lèi)濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：通帶內(nèi)。這類(lèi)濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：通帶內(nèi)的信號(hào)不僅沒(méi)有能量損耗，而且還可以放大，負(fù)載效應(yīng)不的信號(hào)不僅沒(méi)有能量損耗，而且還可以放大，負(fù)載效應(yīng)不明顯，多級(jí)相聯(lián)時(shí)相互影響很小，利用級(jí)聯(lián)的簡(jiǎn)單方法很明顯，多級(jí)相聯(lián)時(shí)相互影響很小，利用級(jí)聯(lián)的簡(jiǎn)單方法很容易構(gòu)成高階濾波器，并且濾波器的體積小、重量輕、不容易構(gòu)成高階濾波器，并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽需要磁屏蔽(由于不使用電感元件）；缺點(diǎn)是：通帶范圍由于不使用電感元件）；缺點(diǎn)是：通帶范圍受有源器件受有源器件(如集成運(yùn)算放大器）的帶寬限制，需要直流如集成運(yùn)算放大器）的帶寬限制，需要直流電源供電，可靠性不如無(wú)源濾波器高，在

16、高壓、高頻、大電源供電，可靠性不如無(wú)源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場(chǎng)合不適用。功率的場(chǎng)合不適用。 14、波形發(fā)生（振蕩器）、波形發(fā)生（振蕩器） 能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。一般由電阻一般由電阻、電感、電容等元件和電子器件所組成。、電感、電容等元件和電子器件所組成。由電感線(xiàn)圈由電感線(xiàn)圈l和和電容器電容器c相連而成的相連而成的LC電路是最簡(jiǎn)單的一種振蕩電路，其電路是最簡(jiǎn)單的一種振蕩電路，其固有頻率為固有頻率為f=1/2LC。 振蕩電路也叫波形發(fā)生器，是沒(méi)有信號(hào)輸入，而有信振蕩電路也叫波形發(fā)生器，是沒(méi)有信號(hào)輸入，而有信號(hào)輸出的信號(hào)產(chǎn)生器，一般由放大電路

17、和振蕩選頻電路組號(hào)輸出的信號(hào)產(chǎn)生器，一般由放大電路和振蕩選頻電路組成。成。 放大電路有三極管和運(yùn)算放大電路振蕩、選頻電路一放大電路有三極管和運(yùn)算放大電路振蕩、選頻電路一般由電阻、電容（即般由電阻、電容（即RC振蕩選頻電路），或者由電感組振蕩選頻電路），或者由電感組成的電路（即成的電路（即LC振蕩選頻電路）決定產(chǎn)生信號(hào)的頻率大振蕩選頻電路）決定產(chǎn)生信號(hào)的頻率大小。小。方波產(chǎn)生過(guò)程方波產(chǎn)生過(guò)程作業(yè)作業(yè)練習(xí)練習(xí)數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路 數(shù)字集成電路是將元器件和連線(xiàn)集成于同一半導(dǎo)體數(shù)字集成電路是將元器件和連線(xiàn)集成于同一半導(dǎo)體芯片上而制成的數(shù)字邏輯電路或系統(tǒng)。根據(jù)數(shù)字集成電路芯片上而制成的數(shù)字邏輯電路或

18、系統(tǒng)。根據(jù)數(shù)字集成電路中包含的門(mén)電路或元、器件數(shù)量，可將數(shù)字集成電路分為中包含的門(mén)電路或元、器件數(shù)量，可將數(shù)字集成電路分為小規(guī)模集成（小規(guī)模集成（SSI）電路、中規(guī)模集成）電路、中規(guī)模集成MSI電路、大規(guī)模電路、大規(guī)模集成（集成（LSI）電路、超大規(guī)模集成）電路、超大規(guī)模集成VLSI電路和特大規(guī)模集電路和特大規(guī)模集成（成（ULSI）電路。）電路。 小規(guī)模集成電路包含的門(mén)電路在小規(guī)模集成電路包含的門(mén)電路在10個(gè)以?xún)?nèi)，或元器件個(gè)以?xún)?nèi)，或元器件數(shù)不超過(guò)數(shù)不超過(guò)100個(gè)；個(gè)； 中規(guī)模集成電路包含的門(mén)電路在中規(guī)模集成電路包含的門(mén)電路在10100個(gè)之間，或個(gè)之間，或元器件數(shù)在元器件數(shù)在1001000個(gè)之間

19、；個(gè)之間； 大規(guī)模集成電路包含的門(mén)電路在大規(guī)模集成電路包含的門(mén)電路在100個(gè)以上，或元器個(gè)以上，或元器件數(shù)在件數(shù)在100010000個(gè)之間；個(gè)之間； 超大規(guī)模集成電路包含的門(mén)電路在萬(wàn)個(gè)以上；特大超大規(guī)模集成電路包含的門(mén)電路在萬(wàn)個(gè)以上；特大規(guī)模集成電路的門(mén)電路在規(guī)模集成電路的門(mén)電路在10萬(wàn)個(gè)以上。萬(wàn)個(gè)以上。數(shù)字集成電路按電路結(jié)構(gòu)分：數(shù)字集成電路按電路結(jié)構(gòu)分：TTL和和MOS 兩大系列。兩大系列。 TTL 數(shù)字集成電路是利用電子和空穴兩種載流子導(dǎo)電數(shù)字集成電路是利用電子和空穴兩種載流子導(dǎo)電的，所以又叫做雙極性電路。的，所以又叫做雙極性電路。 MOS 數(shù)字集成電路是只用一種載流子導(dǎo)電的電路，數(shù)字集成

20、電路是只用一種載流子導(dǎo)電的電路，其中用電子導(dǎo)電的稱(chēng)為其中用電子導(dǎo)電的稱(chēng)為NMOS 電路；用空穴導(dǎo)電的稱(chēng)為電路；用空穴導(dǎo)電的稱(chēng)為PMOS電路；如果是用電路；如果是用NMOS 及及PMOS 復(fù)合起來(lái)組成的復(fù)合起來(lái)組成的電路，則稱(chēng)為電路，則稱(chēng)為CMOS 電路。電路。1、TTL電路電路（1）電源電壓范圍）電源電壓范圍 TTL電路的工作電源電壓范圍很窄電路的工作電源電壓范圍很窄。S，LS，F(xiàn)系列為系列為5V5%；AS，ALS系列為系列為5V10%。（2）頻率特性）頻率特性 TTL電路的工作頻率比電路的工作頻率比4000系列的高系列的高。標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)TTL電路電路的工作頻率小于的工作頻率小于35MHz；LS

21、系列系列TTL電路的工作頻率小電路的工作頻率小于于40MHz；ALS系列電路的工作頻率小于系列電路的工作頻率小于70MHz；S系列系列電路的工作頻率小于電路的工作頻率小于125MHz；AS系列電路的工作頻率小系列電路的工作頻率小于于200MHz。（3）TTL電路的電壓輸出特性電路的電壓輸出特性 當(dāng)工作電壓為十當(dāng)工作電壓為十5V時(shí)，輸出高電平大于時(shí)，輸出高電平大于2.4V，輸人高，輸人高電平大于電平大于2.0V；輸出低電平小于；輸出低電平小于0.4V，輸人低電平小于，輸人低電平小于0.8V。（4）最小輸出驅(qū)動(dòng)電流）最小輸出驅(qū)動(dòng)電流 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)TTL電路為電路為16mA；LSTTL電路為電路為8mA

22、；STTL電路為電路為20mA；ALSTfL 電路為電路為8mA；ASTTL電路電路為為20mA。大電流輸出的。大電流輸出的TTL電路：標(biāo)準(zhǔn)電路：標(biāo)準(zhǔn)TTL電路為電路為48mA；LSTTL電路為電路為24mA；STTL電路為電路為64mA；ALSTTL電電 路為路為24/48mA；ASTTL電路為電路為48/64mA。對(duì)于同一功能編號(hào)的各系列對(duì)于同一功能編號(hào)的各系列TTL集成電路，它們的引腳集成電路，它們的引腳排列與邏輯功能完全相同。比如，排列與邏輯功能完全相同。比如，7404，74LS04， 74A504，74F04，74ALS04等各集成電路的引腳圖與邏輯等各集成電路的引腳圖與邏輯功能完全

23、一致，但它們?cè)陔娐返乃俣群凸姆矫娲嬖谥鞴δ芡耆恢?，但它們?cè)陔娐返乃俣群凸姆矫娲嬖谥黠@的差別。顯的差別。數(shù)字集成電路引腳分布（數(shù)字集成電路引腳分布（74007400為例）為例）2、CMOS電路電路（1）電源電壓范圍：集成電路的工作電源電壓范圍為）電源電壓范圍：集成電路的工作電源電壓范圍為318V，74HC系列為系列為26V。（2）功耗：當(dāng)電源電壓）功耗：當(dāng)電源電壓VDD=5V時(shí)，時(shí)，CMOS電路的靜態(tài)功耗電路的靜態(tài)功耗分別是：門(mén)電路類(lèi)為分別是：門(mén)電路類(lèi)為2.55W；緩沖器和觸發(fā)器類(lèi)為；緩沖器和觸發(fā)器類(lèi)為520W；中規(guī)模集成電路類(lèi)為；中規(guī)模集成電路類(lèi)為25100W，（3）輸人阻抗：）輸人

24、阻抗：CMOS電路的輸入阻抗只取決于輸人端保電路的輸入阻抗只取決于輸人端保護(hù)二極管的漏電流，因此輸人阻抗極高，可達(dá)護(hù)二極管的漏電流，因此輸人阻抗極高，可達(dá)1081011以上。所以，以上。所以，CMOS電路幾乎不消耗驅(qū)動(dòng)電路的功率。電路幾乎不消耗驅(qū)動(dòng)電路的功率。（4）抗干擾能力）抗干擾能力: 電源電壓允許范圍大，因此它們輸出高低電源電壓允許范圍大，因此它們輸出高低電平擺幅也大，抗干擾能力就強(qiáng)，其噪聲容限最大值為電平擺幅也大，抗干擾能力就強(qiáng)，其噪聲容限最大值為45%VDD保證值可達(dá)保證值可達(dá)30%VDD，電源電壓越高，噪聲容限，電源電壓越高，噪聲容限值越大。值越大。（5）邏輯擺幅）邏輯擺幅: CM

25、OS電路輸出的邏輯高電平電路輸出的邏輯高電平“1”非常接非常接近電源電壓近電源電壓VDD;邏輯低電平邏輯低電平“0”接近電源接近電源Vss，空載時(shí)，空載時(shí)，輸出高電平，輸出高電平VOH=VCC-0.05V，輸出低電平，輸出低電平VOL=0.05V。高電平（邏輯高電平（邏輯1理論理論5/3.3V）低電平（邏輯低電平（邏輯0理論理論0V）高阻態(tài)（三態(tài)高阻態(tài)（三態(tài)斷開(kāi)斷開(kāi)）標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)TTL電平電平發(fā)送端發(fā)送端 高電平：2.4V 低電平：2.0V 低電平：0.9Vdd 低電平：0.7Vdd 低電平：0.3Vdd特點(diǎn)特點(diǎn) 噪聲容限大 負(fù)載能力強(qiáng)集成電路命名集成電路命名 1、國(guó)標(biāo)集成電路的型號(hào)命名方法、國(guó)標(biāo)

26、集成電路的型號(hào)命名方法 （1）國(guó)標(biāo)（）國(guó)標(biāo)（GB343182）集成電路的型號(hào)命名由五部）集成電路的型號(hào)命名由五部分組成，各部分的含義如下：分組成，各部分的含義如下： 第一部分用字母第一部分用字母“C”表示該集成電路為中國(guó)制造，符合表示該集成電路為中國(guó)制造，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 第二部分用字母表示集成電路類(lèi)型。第二部分用字母表示集成電路類(lèi)型。 第三部分用數(shù)字表示集成電路系列和代號(hào)。第三部分用數(shù)字表示集成電路系列和代號(hào)。 第四部分用字母表示電路溫度范圍。第四部分用字母表示電路溫度范圍。 第五部分用字母表示電路的封裝形式。第五部分用字母表示電路的封裝形式。（2）國(guó)標(biāo)（）國(guó)標(biāo)（GB343089）集

27、成電路型號(hào)命名由五部分組）集成電路型號(hào)命名由五部分組成，各部分的含義如下：成，各部分的含義如下： 第一部分用字母第一部分用字母“C”表示該集成電路為中國(guó)制造，符合表示該集成電路為中國(guó)制造，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 第二部分用字母表示集成電路的類(lèi)型。第二部分用字母表示集成電路的類(lèi)型。 第三部分用數(shù)字或數(shù)字與字母混合表示集成電路的系列和第三部分用數(shù)字或數(shù)字與字母混合表示集成電路的系列和品種代號(hào)。品種代號(hào)。 第四部分用字母表示電路的工作溫度范圍。第四部分用字母表示電路的工作溫度范圍。 第五部分用字母表示集成電路的封裝形式。第五部分用字母表示集成電路的封裝形式。TTL和和COMS芯片（芯片（74LS0

28、0和和74HC00）3.4 傳感器傳感器 傳感器（英文名稱(chēng)：傳感器（英文名稱(chēng)：transducer/sensor）是一種檢）是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。求。 光敏傳感器光敏傳感器視覺(jué)視覺(jué) 聲敏傳感器聲敏傳感器聽(tīng)覺(jué)聽(tīng)覺(jué) 氣敏傳感器氣敏傳感器嗅覺(jué)嗅覺(jué) 化學(xué)傳感器化學(xué)傳感器味覺(jué)味覺(jué) 壓敏、溫敏、流體傳感器壓敏、溫敏、流體

29、傳感器觸覺(jué)觸覺(jué)敏感元件的分類(lèi)：敏感元件的分類(lèi)： 物理類(lèi)，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。物理類(lèi)，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。 化學(xué)類(lèi)，基于化學(xué)反應(yīng)的原理?；瘜W(xué)類(lèi)，基于化學(xué)反應(yīng)的原理。 生物類(lèi)，基于酶、抗體、和激素等分子識(shí)別功能。生物類(lèi)，基于酶、抗體、和激素等分子識(shí)別功能。通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線(xiàn)敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類(lèi)。線(xiàn)敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類(lèi)。 電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移

30、、形變、力、加速度、電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。敏等電阻式傳感器件。光敏電阻光敏電阻熱敏電阻熱敏電阻壓力傳感器壓力傳感器加速度傳感器加速度傳感器溫濕度傳感器溫濕度傳感器 熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器煙霧傳感器煙霧傳感器溫度傳感器溫度傳感器 超聲波傳感器超聲波傳感器金屬檢測(cè)傳感器金屬檢測(cè)傳感器壓力水位傳感器壓力水位傳感器霍爾傳感器霍爾傳感器攝像頭攝像頭陀

31、螺儀芯片陀螺儀芯片習(xí)題習(xí)題1.三極管三極管 三極管結(jié)構(gòu)三極管結(jié)構(gòu) 三極管工作條件三極管工作條件 共發(fā)射極直流放大倍數(shù)共發(fā)射極直流放大倍數(shù) 三極管工作狀態(tài)三極管工作狀態(tài) 三極管三種電路接法三極管三種電路接法 2.集成電路集成電路 反相輸入放大器接法，輸入輸出電壓關(guān)反相輸入放大器接法，輸入輸出電壓關(guān)系系-反相器反相器 同相輸入放大器接法，輸入輸出電壓關(guān)同相輸入放大器接法，輸入輸出電壓關(guān)系系-跟隨器跟隨器 減法電路，加法電路減法電路，加法電路 比較器比較器 電阻色環(huán)識(shí)別：電阻色環(huán)識(shí)別：棕綠紅金棕綠紅金第一位：第二位：第三位：第一位：第二位：第三位：第四位：誤差為第四位：誤差為即電阻值為即電阻值為歐歐

32、五環(huán)電阻識(shí)別：黃紫紅橙棕五環(huán)電阻識(shí)別：黃紫紅橙棕前三位數(shù)是第四位表示前三位數(shù)是第四位表示第五位誤差為第五位誤差為即電阻值為即電阻值為千歐千歐標(biāo) 稱(chēng) 電 感 量 及 偏 差 為標(biāo) 稱(chēng) 電 感 量 及 偏 差 為 2 2 u H 5 %5 % 紅紅黑金紅紅黑金標(biāo)稱(chēng)電感量及偏差為標(biāo)稱(chēng)電感量及偏差為1.0uH 1.0uH 10%10% 棕黑金銀棕黑金銀第四章第四章 電子線(xiàn)路電子線(xiàn)路4.1 歐姆定律拓展使用歐姆定律拓展使用1、電流、電流 導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下做有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)就形成導(dǎo)體中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下做有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)就形成了電流。電流（了電流。電流（current）是表示電流強(qiáng)

33、弱的物理量，通常用字母）是表示電流強(qiáng)弱的物理量，通常用字母I表表示，單位安培，符號(hào)示，單位安培，符號(hào)A 。 電流的大小稱(chēng)為電流強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱(chēng)電流），指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)電流的大小稱(chēng)為電流強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱(chēng)電流），指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)某一截面的電荷量，每秒通過(guò)某一截面的電荷量，每秒通過(guò)1庫(kù)侖的電量稱(chēng)為庫(kù)侖的電量稱(chēng)為1安培（安培（A）。安）。安培是國(guó)際單位制中所有電性的基本單位。培是國(guó)際單位制中所有電性的基本單位。 常用的單位有千安（常用的單位有千安（kA）毫安（）毫安（mA）、微安）、微安(A) 。 1A = 1000mA = 1000000A 電學(xué)上規(guī)定：正電荷定向流動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。電流形成條件電學(xué)上

34、規(guī)定：正電荷定向流動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颉ｋ娏餍纬蓷l件： （1）存在自由電荷；）存在自由電荷； （2）存在電壓；）存在電壓； （3）有閉合回路。）有閉合回路。2、電壓、電壓 電壓（電壓（voltage），也稱(chēng)作電勢(shì)差或電位差，是衡量），也稱(chēng)作電勢(shì)差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)不同所產(chǎn)生的能量差的物理單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。其大小等于單位正電荷因受電場(chǎng)力作用從量。其大小等于單位正電荷因受電場(chǎng)力作用從A點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所作的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的點(diǎn)所作的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。方向。 電壓的國(guó)際單位制為伏特電壓的國(guó)

35、際單位制為伏特(V)，常用的單位還有毫伏，常用的單位還有毫伏(mV)、微伏、微伏(V)、千伏、千伏(kV)等。等。 1V = 1000mV = 1000000V3、電路、電路(1)電路組成電路組成由金屬導(dǎo)線(xiàn)和電氣以及電子部件組成的導(dǎo)電回路，稱(chēng)由金屬導(dǎo)線(xiàn)和電氣以及電子部件組成的導(dǎo)電回路，稱(chēng)其為電路。其為電路。電路組成：主要由電源、中間環(huán)節(jié)、負(fù)載構(gòu)成。如下電路組成：主要由電源、中間環(huán)節(jié)、負(fù)載構(gòu)成。如下圖家庭電路組成所示。圖家庭電路組成所示。a.電源電源(source)：提供能量或信號(hào)（電池、發(fā)電機(jī)、：提供能量或信號(hào)（電池、發(fā)電機(jī)、信號(hào)發(fā)生器）；信號(hào)發(fā)生器）；b.負(fù)載負(fù)載(load)：將電能轉(zhuǎn)化為其

36、它形式的能量，或?qū)Γ簩㈦娔苻D(zhuǎn)化為其它形式的能量，或?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理（電阻、電容、晶體管）；信號(hào)進(jìn)行處理（電阻、電容、晶體管）；c.中間環(huán)節(jié)（中間環(huán)節(jié)（intermediate）：一般由導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)等）：一般由導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)等構(gòu)成，將電源與負(fù)載接成通路（傳輸線(xiàn)）；構(gòu)成，將電源與負(fù)載接成通路（傳輸線(xiàn)）；家庭電路組成家庭電路組成(2)電路模型電路模型 由理想元件及其組合代表實(shí)際電路元件，與實(shí)際電路由理想元件及其組合代表實(shí)際電路元件，與實(shí)際電路具有基本相同的電磁性質(zhì)，稱(chēng)其為電路模型。電路模型是具有基本相同的電磁性質(zhì)，稱(chēng)其為電路模型。電路模型是由理想電路元件構(gòu)成的。由理想電路元件構(gòu)成的。 電路模型是實(shí)際電路抽象

37、而成，它近似地反映實(shí)際電電路模型是實(shí)際電路抽象而成，它近似地反映實(shí)際電路的電氣特性。路的電氣特性。(3)電路綜合電路綜合 通過(guò)對(duì)電路模型的分析計(jì)算來(lái)預(yù)測(cè)實(shí)際電路的特性，通過(guò)對(duì)電路模型的分析計(jì)算來(lái)預(yù)測(cè)實(shí)際電路的特性，從而改進(jìn)實(shí)際電路的電氣特性和設(shè)計(jì)出新的電路。從而改進(jìn)實(shí)際電路的電氣特性和設(shè)計(jì)出新的電路。電路的基本規(guī)律電路的基本規(guī)律 1、歐姆定律、歐姆定律 在同一電路中，通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成在同一電路中，通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻阻值成反比，這就是歐姆定律，基本正比，跟導(dǎo)體的電阻阻值成反比，這就是歐姆定律，基本公式是公式是I=U/R。物理學(xué)界將電阻的單位命名為歐

38、姆，以符。物理學(xué)界將電阻的單位命名為歐姆，以符號(hào)號(hào)“”表示。表示。2、基爾霍夫定律、基爾霍夫定律 基爾霍夫定律是電路理論中最基本也是最重要的定律之一基爾霍夫定律是電路理論中最基本也是最重要的定律之一。它概括了電路中電流和電壓分別遵循的基本規(guī)律。它包。它概括了電路中電流和電壓分別遵循的基本規(guī)律。它包括基爾霍夫電流定律（括基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（）和基爾霍夫電壓定律（KVL）。）。 (1)支路：支路： a.每個(gè)元件就是一條支路。每個(gè)元件就是一條支路。 b.串聯(lián)的元件我們視它為一條支路。串聯(lián)的元件我們視它為一條支路。 c.流入等于流出的電流的支路。流入等于流出的電流的支路。 (

39、2)節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)： a.支路與支路的連接點(diǎn)。支路與支路的連接點(diǎn)。 b.兩條以上的支路的連接點(diǎn)。兩條以上的支路的連接點(diǎn)。 c.廣義節(jié)點(diǎn)（任意閉合面）。廣義節(jié)點(diǎn)（任意閉合面）。 (3)回路：回路： a.閉合的支路。閉合的支路。 b.閉合節(jié)點(diǎn)的集合。閉合節(jié)點(diǎn)的集合。 (4)網(wǎng)孔：網(wǎng)孔： a.其內(nèi)部不包含任何支路的回路。其內(nèi)部不包含任何支路的回路。 b.網(wǎng)孔一定是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔。網(wǎng)孔一定是回路，但回路不一定是網(wǎng)孔?；鶢柣舴螂娏鞫桑ɑ鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL）:該定律又稱(chēng)節(jié)點(diǎn)電流該定律又稱(chēng)節(jié)點(diǎn)電流定律，其內(nèi)容是電路中任一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，在任一時(shí)定律，其內(nèi)容是電路中任一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，在任一時(shí)刻，流入節(jié)點(diǎn)的電

40、流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之刻，流入節(jié)點(diǎn)的電流之和等于流出節(jié)點(diǎn)的電流之和。和。(物理基礎(chǔ)物理基礎(chǔ):電荷守恒，電流連續(xù)性。電荷守恒，電流連續(xù)性。)基爾霍夫電壓定律（基爾霍夫電壓定律（KVL）:在任何一個(gè)閉合回路在任何一個(gè)閉合回路中，各段電阻上的電壓降的代數(shù)和等于電動(dòng)勢(shì)的中，各段電阻上的電壓降的代數(shù)和等于電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和，即代數(shù)和，即IR=E；從一點(diǎn)出發(fā)繞回路一周回；從一點(diǎn)出發(fā)繞回路一周回到該點(diǎn)時(shí)，各段電壓的代數(shù)和恒等于零，即到該點(diǎn)時(shí)，各段電壓的代數(shù)和恒等于零，即U=0。3、疊加定理、疊加定理 在線(xiàn)性電路中，任一支路的電流（或電壓）可以看成在線(xiàn)性電路中，任一支路的電流（或電壓）可以看成是電路中每一個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電路時(shí)，在該支路產(chǎn)是電路中每一個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電路時(shí)，在該支路產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和（疊加）。線(xiàn)性電路的這種生的電流（或電壓）的代數(shù)和（疊