電子電路基礎(chǔ)2014-B

1、第三部分第三部分 集成電路基礎(chǔ)集成電路基礎(chǔ)一、集成電路組成與特點一、集成電路組成與特點uuu電壓放大級輸出級偏置電路uo+差動輸入級uu-1. 1. 集成運放有幾部分組成？說明各部分電路的作用。集成運放有幾部分組成？說明各部分電路的作用。 由差分輸入級、電壓放大級、輸出級和偏置電路由差分輸入級、電壓放大級、輸出級和偏置電路構(gòu)成。差分輸入級抑制零點漂移，電壓放大級負責(zé)高構(gòu)成。差分輸入級抑制零點漂移，電壓放大級負責(zé)高增益，輸出級實現(xiàn)帶負載能力強，偏置電路向各級電增益，輸出級實現(xiàn)帶負載能力強，偏置電路向各級電路提供穩(wěn)定偏置電流。路提供穩(wěn)定偏置電流。2. 2. 集成運算放大器輸入級和輸出級電路集成運算

2、放大器輸入級和輸出級電路 輸入級采用差分電路，目的是抑制零點漂移。輸入級采用差分電路，目的是抑制零點漂移。 輸出級采用射極輸出器或互補對稱功放電路，輸出級采用射極輸出器或互補對稱功放電路，目的是具有較強的帶負載能力。目的是具有較強的帶負載能力。3.3.理想運放的主要性能指標(biāo)及特點。理想運放的主要性能指標(biāo)及特點。 A. A.開環(huán)電壓放大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù)Avo=Avo=； B. B.差模輸入電阻差模輸入電阻ri=ri=； C. C.輸出電阻輸出電阻ro=0ro=0； D. D.共模抑制比足夠大。共模抑制比足夠大。 3. 3.差動放大電路的類型四種類型差動放大電路的類型四種類型 雙端輸入雙端輸出

3、雙端輸入雙端輸出 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出 單端輸入單端輸出單端輸入單端輸出 差分放大器雙端輸出差分放大器雙端輸出長尾電阻大小與零點漂移抑制能力的關(guān)系長尾電阻大小與零點漂移抑制能力的關(guān)系電壓增益取決于輸出類型電壓增益取決于輸出類型 1.零點漂移的概念零點漂移的概念 2.零點漂移的抑制方法零點漂移的抑制方法二、差分放大電路二、差分放大電路 例題例題 1.1.零點漂移的產(chǎn)生原因是零點漂移的產(chǎn)生原因是 溫度溫度 。 2.2.解決零點漂移的有效方法是采用解決零點漂移的有效方法是采用差分放大電路差分放大電路。 3.3.差分放大電路輸入端加上大小相等、極性相同的兩

4、個信號，稱差分放大電路輸入端加上大小相等、極性相同的兩個信號，稱為為 共模信號共模信號 。 4.4.差分放大電路的基本功能是對差模信號的放大作用和對共模信差分放大電路的基本功能是對差模信號的放大作用和對共模信號的號的 抑制抑制 作用。作用。 5.5.共模抑制比共模抑制比KCMRRKCMRR越大，表明電路越大，表明電路 抑制零點偏移能力越強抑制零點偏移能力越強 。 6.6.差分放大電路有差分放大電路有 4 4 種輸入輸出應(yīng)用方式。種輸入輸出應(yīng)用方式。 7.7.差分放大電路的差模電壓增益與差分放大電路的差模電壓增益與 輸出輸出 應(yīng)用方式有關(guān)。應(yīng)用方式有關(guān)。 8 8差分放大電路的差模電壓增益與差分放

5、大電路的差模電壓增益與 輸入輸入 應(yīng)用方式無關(guān)。應(yīng)用方式無關(guān)。RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+UCCIC3R2T3R1R3-UEE4.4.恒流源式差動放大電路恒流源式差動放大電路 電流源電路在集成運放中常作為偏置電路，作用是電流源電路在集成運放中常作為偏置電路，作用是 提供偏提供偏置電流，抑制零點漂移置電流，抑制零點漂移 。帶恒流源的差分放大電路，將使單端。帶恒流源的差分放大電路，將使單端輸出時的共模抑制比輸出時的共模抑制比 增大。增大。 放大器放大器輸出輸出輸入輸入取+ 加強輸入信號 正反饋 用于振蕩器取 - 削弱輸入信號 負反饋 用于放大器開環(huán)閉環(huán)閉

6、環(huán)負反饋的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點；穩(wěn)定放大倍數(shù)；改變輸入電阻和輸出電阻；擴展通頻帶。反饋網(wǎng)絡(luò)疊加反饋信號實際被放大信號實際被放大信號一、反饋框圖一、反饋框圖 第四部分第四部分 反饋的類型與判別反饋的類型與判別二、負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)二、負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)當(dāng)AoF1時，結(jié)論：當(dāng) AoF1 很大時，負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)與晶體管無關(guān)，只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。即負反饋可以穩(wěn)定放大倍數(shù)。FAAAooF1FAF1三、負反饋的基本類型及其判別三、負反饋的基本類型及其判別1 1、負反饋的基本類型、負反饋的基本類型電壓反饋：電壓反饋：反饋信號取自輸出電壓信號。反饋信號取自輸出電壓信號。 可以穩(wěn)定輸出

7、電壓、減小輸出電阻?？梢苑€(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻。電流反饋：電流反饋：反饋信號取自輸出電流信號。反饋信號取自輸出電流信號。 可以穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻?？梢苑€(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻。根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。反饋和電流反饋。2. 2. 電壓反饋與電流反饋判別方法電壓反饋與電流反饋判別方法電壓反饋電壓反饋一般從后級放大器的集電極采樣。一般從后級放大器的集電極采樣。電流反饋電流反饋一般從后級放大器的發(fā)射極采樣。一般從后級放大器的發(fā)射極采樣。3. 3. 并聯(lián)反饋與串聯(lián)反饋判別方法并聯(lián)反饋與串聯(lián)反饋判別方法并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋的反饋

8、信號接于晶體管基極。的反饋信號接于晶體管基極。串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋的反饋信號接于晶體管發(fā)射極。的反饋信號接于晶體管發(fā)射極。例題 1.電路如題圖所示，電路引入( )負反饋。A.電壓串聯(lián) B.電壓并聯(lián) C.電流串聯(lián) D.電流并聯(lián)2. 電路如題圖所示，電路引入電路如題圖所示，電路引入( )負反饋。負反饋。A.電壓串聯(lián)電壓串聯(lián) B.電壓并聯(lián)電壓并聯(lián) C.電流串聯(lián)電流串聯(lián) D.電流并聯(lián)電流并聯(lián) 3. 電路如題圖所示，電路引入( )負反饋。A.電壓串聯(lián) B.電壓并聯(lián) C.電流串聯(lián) D.電流并聯(lián)則有：則有：oFAA負反饋使放大倍數(shù)下降。負反饋使放大倍數(shù)下降。引入負反饋使電路的穩(wěn)定性提高。引入負反饋使電路的穩(wěn)定性

9、提高。FAAAooF1FAAAdAAdoooFF11(2)(2)FAAAooF1中，中，dfofdooXXXXXXFA(1)(1)(3) (3) 若若1FAo稱為深度負反饋，此時稱為深度負反饋，此時FAF1在深度負反饋的情況下，放大倍數(shù)只與反饋網(wǎng)絡(luò)有在深度負反饋的情況下，放大倍數(shù)只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。關(guān)。四、負反饋對放大電路性能的影響四、負反饋對放大電路性能的影響1 1、對放大倍數(shù)的影響、對放大倍數(shù)的影響2、對輸入、輸出電阻的影響A. A. 串聯(lián)負反饋使電路的輸入電阻增加：串聯(lián)負反饋使電路的輸入電阻增加：ioifrFAr)1 ( B. B. 并聯(lián)負反饋使電路的輸入電阻減?。翰⒙?lián)負反饋使電路的輸入電

10、阻減?。?1 (FArroiif例如例如: :射極輸出器射極輸出器理解：理解：串聯(lián)負反饋相當(dāng)于在輸入回路中串聯(lián)了一個電阻，串聯(lián)負反饋相當(dāng)于在輸入回路中串聯(lián)了一個電阻，故輸入電阻增加。故輸入電阻增加。理解：理解：并聯(lián)負反饋相當(dāng)于在輸入回路中并聯(lián)了一條支路，并聯(lián)負反饋相當(dāng)于在輸入回路中并聯(lián)了一條支路，故輸入電阻減小。故輸入電阻減小。C. C. 電壓負反饋使電路的輸出電阻減?。弘妷贺摲答伿闺娐返妮敵鲭娮铚p?。?1 (FArrooof例如例如: :射極輸出器射極輸出器理解：理解：電壓負反饋目的是阻止電壓負反饋目的是阻止 u uo o的變化，穩(wěn)定輸出電的變化，穩(wěn)定輸出電壓壓。放大電路空載時可放大電路空載

11、時可等效右圖框中為電等效右圖框中為電壓源：壓源：輸出電阻越小，輸出電壓越穩(wěn)定，反之亦然。輸出電阻越小，輸出電壓越穩(wěn)定，反之亦然。r ro oe esosou uo oR RL L理解：理解：電流負反饋目的是阻止電流負反饋目的是阻止 i io o的變化，穩(wěn)定輸出電的變化，穩(wěn)定輸出電流流。放大電路空載時可放大電路空載時可等效為右圖框中電等效為右圖框中電流源：流源：輸出電阻越大，輸出電流越穩(wěn)定，反之亦然。輸出電阻越大，輸出電流越穩(wěn)定，反之亦然。 D. D. 電流負反饋使電路的輸出電阻增加：電流負反饋使電路的輸出電阻增加：ooofr )FA(r 1r ro oi isosoi io oR RL L 3

12、 3、對通頻帶的影響、對通頻帶的影響引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加：引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加：oofBFAB)1 ( f fA AB Bo oA Ao oA AF FB BF F 4 4、改善波形的失真、改善波形的失真 1 1、為了穩(wěn)定三極管放大電路靜態(tài)工作點，采用（、為了穩(wěn)定三極管放大電路靜態(tài)工作點，采用（ ）負反饋。）負反饋。 A.A.電流負反饋電流負反饋 B.B.電壓負反饋電壓負反饋 C.C.直流負反饋直流負反饋 D.D.交流負反饋交流負反饋 2 2、為了展寬頻帶，應(yīng)在放大電路中引入（、為了展寬頻帶，應(yīng)在放大電路中引入（ ）。）。 A. A. 電流負反饋電流負反饋 B.B.電壓

13、負反饋電壓負反饋 C.C.直流負反饋直流負反饋 D.D.交流負反饋交流負反饋 3 3、負反饋使放大電路增益、負反饋使放大電路增益( )( )。 A. A. 增大增大 B.B.下降下降 C.C.不變不變 D.D.不確定不確定 4 4、負反饋使放大電路增益下降，增益穩(wěn)定性、負反饋使放大電路增益下降，增益穩(wěn)定性( )( )。 A. A. 提高提高 B.B.下降下降 C.C.不變不變 D.D.不確定不確定 5 5、負反饋使放大電路增益下降，非線性失真、負反饋使放大電路增益下降，非線性失真( )( )。 A. A. 增大增大 B.B.減小減小 C.C.不變不變 D.D.不確定不確定例題一一.同相比例運算

14、電路同相比例運算電路u-= u+= uii1=if （虛斷）虛斷）foi1i0RuuRu 因為有負反饋，因為有負反饋，利用虛短和虛斷利用虛短和虛斷反饋方式：反饋方式：電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋uu+A+ouu+fiRf1iR1Ri電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù):1fio1RRuuA但要考慮到可變電阻位置不同時的放大倍數(shù)不同但要考慮到可變電阻位置不同時的放大倍數(shù)不同第五部分第五部分 集成電路應(yīng)用集成電路應(yīng)用 電路如圖所示，電路如圖所示，R1=2k,R2=2k,R3=2kR1=2k,R2=2k,R3=2k。 試問：若穩(wěn)壓管輸出試問：若穩(wěn)壓管輸出U UZ Z (6V) (6V)作為輸入作為輸入電壓，則當(dāng)

15、電壓，則當(dāng)R R2 2的滑動端位置變化時，輸?shù)幕瑒佣宋恢米兓瘯r，輸出電壓出電壓U UO O的調(diào)節(jié)范圍為多少？的調(diào)節(jié)范圍為多少？ 解：解： 輸出電壓取決于放大倍數(shù)輸出電壓取決于放大倍數(shù)A A 當(dāng)電位器抽頭在最右邊，當(dāng)電位器抽頭在最右邊，A A最小最小 輸出電壓最小輸出電壓最小Uo=UzUo=Uz* *1+R3/(R1+R2)=61+R3/(R1+R2)=6* *(1+2/4)=9V(1+2/4)=9V 當(dāng)電位器抽頭在最左邊時，當(dāng)電位器抽頭在最左邊時， A A最大最大 輸出電壓最大輸出電壓最大Uo=UzUo=Uz* *1+1+（R3+R2R3+R2）/R2=6/R2=6* *(1+4/2)=18V

16、(1+4/2)=18V 輸出電壓輸出電壓UOUO的調(diào)節(jié)范圍為的調(diào)節(jié)范圍為918V918V。例題Au=1二二. .電壓跟隨器電壓跟隨器此電路是同相比此電路是同相比例運算的特殊情況，例運算的特殊情況，輸入電阻大，輸出輸入電阻大，輸出電阻小。電阻小。在電路中在電路中作用與分立元件的作用與分立元件的射極輸出器相同，射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能但是電壓跟隨性能好。好。uuo+uA+uiui=u+= u-= uo因為有負反饋，因為有負反饋，利用虛短和虛斷：利用虛短和虛斷：一個可調(diào)的電壓基準電路如圖所示，一個可調(diào)的電壓基準電路如圖所示，A A為理想運放。計算輸出電壓為理想運放。計算輸出電壓的可調(diào)范圍。的

17、可調(diào)范圍。 解：根據(jù)理想運放特性解：根據(jù)理想運放特性 Uo=U-=U+ 即輸出電壓取決于同即輸出電壓取決于同 相輸入端對地電壓相輸入端對地電壓 當(dāng)電位器抽頭在最當(dāng)電位器抽頭在最 上方時，抽頭對地電壓上方時，抽頭對地電壓 U+=5*（10+5）/(10+5+10)=3V 當(dāng)電位器抽頭在最下方時，抽頭對地電壓當(dāng)電位器抽頭在最下方時，抽頭對地電壓 U+=5*10/(10+5+10) =2V 輸出電壓的可調(diào)范圍為（輸出電壓的可調(diào)范圍為（2-3V)例題疊加原理疊加原理三、差動減法器三、差動減法器 僅 ui1作用作用i11fuRRuo 僅 ui2作用作用i22331f)1 (uRRRRRuo uuui1+

18、f+R3uAuRoR1+R2i2i22331fi11f)1 (uRRRRRuRRuo差動減法器差動減法器i22331fi11f)1 (uRRRRRuRRuo231fRRRR 若若uuui1+f+R3uAuRoR1+R2i2)(i1i21fuuRRuo則有：則有： 例例3電路如圖，電路如圖，R1=2 k,R2=2k,R3=4k，Rf=4k。求輸。求輸出與輸出關(guān)系表達式。出與輸出關(guān)系表達式。 i22331fi11f)1 (uRRRRRuRRuo231fRRRR)(2)(i1i2i1i21fuuuuRRuo例題四、微分電路四、微分電路dttiCtvdttdvCticccc)(1)()()(RtvdttdvCtioic)(-=)(=)(dttdvRCtvio)()(vi-+ACRvoifRidii+ vc - 五. 積分電路電容兩端電壓與電流的關(guān)系：dttiCtvdttdvCticccc)(1)()()(RtvdttdvCtiioc)()()(121121)(1)(1)(tcttitcttcovdttvRCvdttiCtvvi-+ACRvoicRiiid+ vc - 1. 1. 圖示電路是（圖示電路是（ ）電路。）電路。 A.A.微分電路微分電