LF356模擬集成電路課件

第三講模擬集成電路1.1集成運算放大器

集成運算放大器是一種高放大倍數(shù)的直接耦合放大器。在該集成電路的輸入與輸出之間接入不同的反饋網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)不同用途的電路，例如利用集成運算放大器可非常方便的完成信號放大、信號運算（加、減、乘、除、對數(shù)、反對數(shù)、平方、開方等）、信號的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換。集成運算放大器的種類非常多，可適用于不同的場合。1．通用型運算放大器通用型運算放大器就是以通用為目的而設(shè)計的。這類器件的主要特點是價格低廉、產(chǎn)品量大面廣，其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。例μA741（單運放）、LM358（雙運放）、LM324（四運放）及以場效應(yīng)管為輸入級的LF356都屬于此種。它們是目前應(yīng)用最為廣泛的集成運算放大器。2．高阻型運算放大器這類集成運算放大器的特點是差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小，一般rid＞（109~1012）W，IIB為幾pA到幾十pA。實現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場效應(yīng)管高輸入阻抗的特點，用場效應(yīng)管組成運算放大器的差分輸入級。用FET作輸入級，不僅輸入阻抗高，輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點，但輸入失調(diào)電壓較大。常見的集成器件有LF356、LF355、LF347（四運放）及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。集成運算放大器可分為如下幾類：

1.1.1集成運算放大器的使用要點1．集成運放的電源供給方式集成運放有兩個電源接線端+VCC和-VEE，但有不同的電源供給方式。對于不同的電源供給方式，對輸入信號的要求是不同的。（1）對稱雙電源供電方式運算放大器多采用這種方式供電。相對于公共端（地）的正電源（+E）與負(fù)電源（-E）分別接于運放的+VCC和-VEE管腳上。在這種方式下，可把信號源直接接到運放的輸入腳上，而輸出電壓的振幅可達(dá)正負(fù)對稱電源電壓。2．集成運放的調(diào)零問題

由于集成運放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的影響，當(dāng)運算放大器組成的線性電路輸入信號為零時，輸出往往不等于零。為了提高電路的運算精度，要求對失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進(jìn)行補償，這就是運算放大器的調(diào)零。常用的調(diào)零方法有內(nèi)部調(diào)零和外部調(diào)零，而對于沒有內(nèi)部調(diào)零端子的集成運放，要采用外部調(diào)零方法。下面以μA741為例，圖3.2.2給出了常用調(diào)零電路。圖3.2.2(a)所示的是內(nèi)部調(diào)零電路；圖（b）是外部調(diào)零電路。3．集成運放的自激振蕩問題運算放大器是一個高放大倍數(shù)的多級放大器，在接成深度負(fù)反饋條件下，很容易產(chǎn)生自激振蕩。為使放大器能穩(wěn)定的工作，就需外加一定的頻率補償網(wǎng)絡(luò)，以消除自激振蕩。圖3.2.3是相位補償?shù)氖褂秒娐?。另外，防止通過電源內(nèi)阻造成低頻振蕩或高頻振蕩的措施是在集成運放的正、負(fù)供電電源的輸入端對地一定要分別加入一電解電容（10mF）和一高頻濾波電容（0.01mF~0.1mF）。如圖3.2.3所示。線性應(yīng)用條件：運放與外圍電路構(gòu)成負(fù)反饋。非線性應(yīng)用條件：a.運放處于開環(huán)狀態(tài)或與外圍電路構(gòu)成正反饋。

b.輸出端有穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓或通過穩(wěn)壓二極管與反相輸入端相連。特點：a.

若U+＞U-，則UO=+UOM；若U+＜U-，則UO=-UOM。

b.i+＝i－＝0

（虛斷）注：不能使用虛短！兩個重要的概念：1.集成運放兩個輸入端之間的電壓通常接近于零，即vI＝v＋－v-≈0。若把它理想化，則有vI＝0，但又不是短路，故稱為虛短。2.集成運放兩輸入端幾乎不取用電流，即

iI≈0，若把它理想化，則有iI＝0，但不是斷開，故稱為虛斷。線性應(yīng)用4.1比例運算電路_++RfR1RPuiuoi1iFii-ii+虛地點i1=iF（虛斷）因為有負(fù)反饋，利用虛短和虛斷u+

=0

u－=u+=0（虛地）平衡電阻:RP=R1//RF(使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等)反饋方式：電壓并聯(lián)負(fù)反饋（1）反相比例運算電路電壓放大倍數(shù)該電路的電壓放大倍數(shù)不宜過大。反饋電阻RF一般小于1MΩ，Rf過大會影響阻值的精度；但Rf也不能太小，過小會從信號源或前級吸取較大的電流。由于電路存在虛地所以共模輸入電壓ViC=0_++RFRfRPuiuoAu=1+RFRf當(dāng)RF=0時,Au=1uo=ui三.電壓跟隨器此電路是同相比例運算的特殊情況，輸入電阻大，輸出電阻小。在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。1.反相求和運算：_++RfR1R2ui2uoRPui1i1i2iF虛地uo=-(ui1

R1Rf+ui2

R2Rf)若R1=R2=R,

uo=-(ui1

R

Rf+ui2

)取RP=R1//R2//Rfuo_++RFR1RPuii1+i2=iFui1

R1=ui2

R2+-uo

Rf4.2基本運算電路一.加法運算電路2.同相求和運算：Au=RfR11+uo=Auu+=()(+)RfR11+R3R2+R3ui1R2R2+R3ui2取R2//R3=R1//Rf當(dāng)R2=R3時,uo=()(ui1+ui2)RfR11+12R1Rf++u

i1uoR2R3ui2-u+_++RfR1RPuiuo疊加定理（二）減法器2、差動減法器Vi1作用Vi2作用

綜合：1.積分電路三.積分和微分電路iiCu

i-++RRPCuouc反相積分器：如果ui=直流電壓U,輸出將反相積分，經(jīng)過一定的時間后輸出飽和。tui0Utuo0-UomTM積分時限=–tURC設(shè)Uom=15V,U=+3V,R=10k,C=1