測(cè)控技術(shù)與儀器實(shí)踐能力訓(xùn)練教程 第2版教學(xué)課件 林玉池 等主編 集成電路

1、在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)： :/教材其余課件及動(dòng)畫素材請(qǐng)查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187 或者直接輸入下面地址：8/13/20221常用元器件集成電路 天津大學(xué)精儀學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心8/13/20222集成電路 集成電路是繼電子管、晶體管之后發(fā)展起來的又一類電子器件。它是用半導(dǎo)體工藝或薄、厚膜工藝（或這些工藝的結(jié)合），將晶體管、電阻及電容等元件，按照電路的要求，共同制作在一塊硅或絕緣基體上，然后封裝而成。集成電路是最能體現(xiàn)電子工業(yè)日新月異、飛速發(fā)展的一類電子器件。它不僅品種浩繁，而且新品種層出不窮，要熟悉各種集成電路幾乎是不可能的，實(shí)際上也沒有必要。但對(duì)常用的集成電路有所了解則是非常必要的。 8/1

2、3/20223集成電路一、集成電路的分類1按制造工藝和結(jié)構(gòu)分類可分為半導(dǎo)體集成電路、膜集成電路、混合集成電路。 8/13/20224集成電路半導(dǎo)體集成電路是目前應(yīng)用最廣泛，品種繁多，發(fā)展迅速的一種集成電路。根據(jù)采用的晶體管不同，又可分為雙極型和單極型兩種。雙極型集成電路又稱TTL電路，其中的晶體管與常用的二極管、三極管性能一樣。而單極型集成電路，是采用了MOS場(chǎng)效應(yīng)管，因而又稱MOS集成電路。MOS集成電路可分為N溝道MOS電路（簡稱NMOS集成電路）和P溝道MOS電路（簡稱PMOS集成電路）。由N溝道、P溝道MOS晶體管互補(bǔ)構(gòu)成的互補(bǔ)MOS電路簡稱為CMOS。這種電路具有工藝簡單、集成度高等

3、優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍極為廣泛。8/13/20225集成電路膜集成電路可分為厚膜集成電路和薄膜集成電路兩種。在絕緣基片上，由薄膜工藝形成有源元件、無源元件和互連線而構(gòu)成的電路稱為薄膜集成電路。在陶瓷等絕緣基片上，用厚膜工藝制作厚膜無源網(wǎng)絡(luò)，然后裝接二極管、三極管或半導(dǎo)體集成電路芯片，構(gòu)成有一定功能的電路就是厚膜集成電路。膜集成電路由于制作工藝煩瑣，成本較高，因而它的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)不如半導(dǎo)體集成電路。 8/13/20226集成電路混合集成電路是在基片上用成膜方法制作厚膜或薄膜元件及其互連線，并在同一基片上將分立的半導(dǎo)體芯片、單片集成電路或微型元件混合組裝，再外加封裝而成。與分立元件電路相比，混

4、合集成電路具有組裝密度大、可靠性高、電性能好。8/13/20227集成電路2. 按集成度分類集成度指一個(gè)硅片上含有的元件數(shù)目。表1是早期對(duì)集成度的分類。表1 集成電路按集成度分類8/13/20228集成電路一般常用集成電路以中、大規(guī)模電路為主，超大規(guī)模電路主要用于存儲(chǔ)器及計(jì)算機(jī)CPU等專用芯片中。由于微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，上述分類已不足以反映集成度的規(guī)模。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)硅片上集成千萬只晶體管，若干年內(nèi)可達(dá)10 億只以上。8/13/20229集成電路 3 按應(yīng)用領(lǐng)域分類 同一功能的集成電路按應(yīng)用領(lǐng)域規(guī)定不同的技術(shù)指標(biāo)，可分為軍用品、工業(yè)用品和民用品（又稱商用）三大類。在軍事、航空、航天等使

5、用環(huán)境條件惡 ，裝置密度高的領(lǐng)域，對(duì)集成電路的可靠性要求極高，產(chǎn)品價(jià)格退居次要地位，這是軍品的特點(diǎn)。民品則在保證一定可靠性和性能指標(biāo)的前提下，性能價(jià)格比是產(chǎn)品能否成功的重要條件之一。顯然，如果在普通電子產(chǎn)品中選用軍品是達(dá)不到高性能價(jià)格比的。工業(yè)品則是介于二者之間的產(chǎn)品，但不是所有集成電路都有這三個(gè)品種的。8/13/202210集成電路4 按使用功能分類半導(dǎo)體集成電路還可以按使用功能的不同分類，如表2所示。8/13/202211集成電路表2 集成電路按使用功能分類 8/13/202212集成電路目前，已經(jīng)成熟的集成邏輯技術(shù)主要有三種：TTL邏輯（晶體管-晶體管邏輯）、CMOS邏輯（互補(bǔ)金屬-氧化

6、物-半導(dǎo)體邏輯）和ECL邏輯（發(fā)射極耦合邏輯）。TTL邏輯：TTL邏輯于1964年由美國德克薩斯儀器公司生產(chǎn)，其發(fā)展速度快、系列產(chǎn)品多。有速度及功耗折中的標(biāo)準(zhǔn)型；有改進(jìn)型、高速的標(biāo)準(zhǔn)肖特基型；有改進(jìn)型、高速及低功耗的低功耗肖特基型。所有TTL電路的輸出、輸入電平均是兼容的。該系列有兩個(gè)常用的系列化產(chǎn)品，如表3所示。8/13/202213集成電路表3 常用TTL系列產(chǎn)品CMOS邏輯：COMS邏輯的特點(diǎn)是功耗低，工作電源電壓范圍較寬，速度快（可達(dá)7MHz）。CMOS邏輯的CC4000系列有兩種類型產(chǎn)品，如表4所示。表4 CC4000系列產(chǎn)品參數(shù)8/13/202214集成電路ECL邏輯：ECL邏輯的

7、最大特點(diǎn)是工作速度高。因?yàn)樵贓CL電路中數(shù)字邏輯電路形式采用非飽和型，消除了三極管的存儲(chǔ)時(shí)間，大大加快了工作速度。MECL I系列產(chǎn)品是由美國摩托羅拉公司于1962年生產(chǎn)的，后來又生產(chǎn)了改進(jìn)型的MECL II，MECL III型及MECL 1000。以上幾種邏輯電路的有關(guān)系 列 參 數(shù) 列 于表5中。8/13/202215集成電路表5 幾種邏輯電路的參數(shù)比較 8/13/202216集成電路 二、集成電路的特點(diǎn)1. 集成電路的可靠性高、壽命長而且使用方便。由于集成電路將元件集成于芯片上，這樣減少了電路中元器件連接焊點(diǎn)的數(shù)量及連線，使可靠性得到很大的提高。2. 集成電路的專用性強(qiáng)。由于集成電路在制

8、作前就按所需的電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，一旦制作完畢，它的功能就固定下來了。因此在使用時(shí)，只需按照集成電路所具有的功能進(jìn)行選用就可以了，使用非常方便。8/13/202217集成電路3. 集成電路不但體積小、重量輕而且功能多。由分立元件構(gòu)成的電路因?yàn)樵骷捏w積大、重量也大，因而整機(jī)體積就不可能做得很小，電路也不可能設(shè)計(jì)得很復(fù)雜。而采用半導(dǎo)體工藝方法制作的集成電路，其芯片上可制作幾十、幾百以至上萬個(gè)元器件。因而體積小、重量輕、電路的功能增多且更加完善。4. 集成電路需要外接一些元器件才能正常工作。由于在集成電路內(nèi)不宜電感、電容以及可變電阻等元器件，所以這些元器件必須外接，只有當(dāng)這些元器件正確接入電路后，才

9、能使電路正常工作，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。8/13/202218集成電路三、 集成電路命名與替換集成電路的命名與分立元件相比規(guī)律性較強(qiáng)，絕大部分國內(nèi)外廠商生產(chǎn)的同一種集成電路采用基本相同的數(shù)字標(biāo)號(hào)，而以不同的字頭代表不同的廠商，例如NE555、LM555、SG555分別是由不同國家和廠商生產(chǎn)的定時(shí)器電路，它們的功能、性能和封裝、引腳排列也都一致，可以互相替換。8/13/202219集成電路集成電路現(xiàn)行國際規(guī)定的命名法如下：（摘自電子工程手冊(cè)系列叢書A15，中外集成電路簡明速查手冊(cè)TTL、CMOS電路）器件的型號(hào)由五部分組成，各部分符號(hào)及意義見表6。例1： C F 0741 C T （1）（2） （3

10、） （4） （5）組成產(chǎn)品型號(hào)的各部分字母和數(shù)字涵義說明：（1）符合國家標(biāo)準(zhǔn)（2）類型 F 線性放大器（3）系列品種代號(hào) 0741 通用III型運(yùn)算放大器（4）工作溫度范圍 C 0 +70（5）封裝形式 T 塑料封裝8/13/202220集成電路8/13/202221集成電路注： 74：國際通用74系列（民用）； 54：國際通用54系列（軍用）； H：高速 L：低速 LS：低功耗 C：只出現(xiàn)在74系列 M：只出現(xiàn)在54系列8/13/202222集成電路例2：國外主要公司TTL集成電路型號(hào)命名規(guī)則： SN 74 LS 20 J （1） （2） （3） （4） （5）組成產(chǎn)品型號(hào)的各部分字母和數(shù)字

11、涵義說明：（1）公司字頭 SN 美國德克薩斯公司MC 美國摩托羅拉公司DM 美國國家半導(dǎo)體公司HD 日本日立公司（2）工作溫度范圍74：0 +70 54：-55 +1208/13/202223集成電路（3）系列S：肖特基系列 H：高速系列LS：低功耗肖特基系列 L：低功耗系列ALS：先進(jìn)的低功耗肖特基系列空白：標(biāo)準(zhǔn)系列（4）品種代號(hào)20是雙4輸入與非門（5）封裝形式J：陶瓷雙列直插 N：塑料雙列直插T：金屬扁平 W：陶瓷扁平注：以上說明以美國德克薩斯公司的規(guī)則為準(zhǔn)。有些公司（1）表示是電路類型或系列號(hào)；（2）工作溫度范圍與其不同；（5）封裝形式字母表示的內(nèi)容不同等等，具體使用集成電路芯片時(shí)需要

12、查相應(yīng)資料。8/13/202224集成電路四、集成電路外引線識(shí)別集成電路的外封裝形式大致可分為四種。即圓形金屬殼封裝（晶體管式封裝）、扁平型封裝或塑料外殼封裝、雙列直插型陶瓷或塑料封裝、單列直插式封裝。它們的引出線分別有8根、10根、12根、14根、16根等多種，最多的可達(dá)100多根引線腳。其中單列直插、雙列直插型為多見。如圖1所示。8/13/202225集成電路 （a）扁平型和雙列直插型 （b）圓型和單列直插型 圖1 集成電路外引線識(shí)別8/13/202226集成電路集成電路引腳排列順序的標(biāo)志，一般有色點(diǎn)、凹槽、管鍵及封裝時(shí)的圓形標(biāo)志。使用集成電路前，必須認(rèn)真查對(duì)識(shí)別集成電路的引腳，確認(rèn)電源、

13、地、輸入、輸出、控制等端的引腳，以免因錯(cuò)接而損壞器件。8/13/202227集成電路對(duì)于扁平型或雙列直插型集成電路引腳的識(shí)別方法是：將文字符號(hào)標(biāo)記正放（一般集成電路芯片上有一圓點(diǎn)或有一缺口，將缺口或圓點(diǎn)置于左方），由頂部俯視，從芯片的左下腳起，按逆時(shí)針方向數(shù)，依次為1，2，3，4，如圖1（a）所示。對(duì)于圓形集成電路識(shí)別方法是：面向引腳正視，從定位銷順時(shí)針方向依次為1，2，3，4，如圖1（b）所示。8/13/202228集成電路 五、集成運(yùn)算放大器基本應(yīng)用 在模擬集成電路中，集成運(yùn)算放大器（簡稱集成運(yùn)放）是應(yīng)用極為廣泛的一種。集成運(yùn)放適用于放大、濾波、整形、波形產(chǎn)生，非線性校正，橫流、穩(wěn)壓、調(diào)制

14、與解調(diào)，相敏整流，限幅、鎖相等各種單元電路。到目前為止，已經(jīng)生產(chǎn)了許多積木單元電路，供在各種復(fù)雜的電子線路中使用。8/13/202229集成電路運(yùn)算放大器的種類繁多，國內(nèi)外編號(hào)也極為復(fù)雜。為了合理地使用運(yùn)算放大器，除了掌握運(yùn)算放大器內(nèi)部參數(shù)特性和閉環(huán)運(yùn)算電路的理論知識(shí)以外，還必須了解和掌握各種類型和編號(hào)的運(yùn)算放大器特點(diǎn)，頻率特性及應(yīng)用范圍等。8/13/202230集成電路1. 集成運(yùn)放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放是一種高增益的多級(jí)直接耦合放大器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。它主要由差動(dòng)輸入極、中間放大級(jí)、輸出級(jí)及偏置電路等四部分組成，各部分的作用如下：8/13/202231集成電路差動(dòng)輸入級(jí) 使運(yùn)算放大器具有

15、盡可能提高的輸入電阻及盡可能高的共模抑制比。因此輸入級(jí)電路一般為差動(dòng)放大器。中間放大級(jí) 該級(jí)電路由多級(jí)直接耦合放大器組成，以獲得足夠高的電壓增益。輸出級(jí) 使運(yùn)算放大器具有一定幅度的輸出電壓、輸出電流和盡可能小的輸出電阻。輸出過載時(shí)有自動(dòng)保護(hù)作用以免損壞集成電路。輸出級(jí)電路一般為互補(bǔ)對(duì)稱推挽電路。偏置電路 為各級(jí)電路提供合適的工作點(diǎn)。為使工作點(diǎn)穩(wěn)定，一般采用恒流源偏置電路。8/13/202232集成電路8/13/202233集成電路8/13/202234集成電路圖3為A741（美國仙童公司產(chǎn)）的內(nèi)部電路圖，這是一種價(jià)廉的、應(yīng)用廣泛的通用型集成運(yùn)算放大器。VT1、VT3與VT2、VT4組成運(yùn)算放大

16、器的差動(dòng)輸入級(jí)電路，VT5、VT6、VT7組成差動(dòng)放大器的恒流源電路，VT8、VT9是差動(dòng)放大器的有源負(fù)載電路。VT14與VT15組成中間電壓放大級(jí)，其中VT14接成射極跟隨器，在輸入級(jí)與中間級(jí)之間起緩沖隔離作用，VT15是電壓放大器，其集電極負(fù)載是VT12與VT13構(gòu)成的恒流源電路，故電壓放大倍數(shù)很高，VT14與VT17組成互補(bǔ)對(duì)稱推挽輸出電路，VT18構(gòu)成推挽電路的靜態(tài)偏置電路并消除交越失真。VT19、VT20起過流保護(hù)作用。8/13/202235集成電路2 主要性能參數(shù)的測(cè)試方法表征運(yùn)算放大器性能的主要參數(shù)有： 輸入失調(diào)電壓運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端加相同的電壓或直接接地時(shí)，輸出電壓不為零，

17、為使輸出電壓為零而在輸入端引入的補(bǔ)償電壓UIO稱為失調(diào)電壓。失調(diào)電壓的測(cè)試電路如圖4所示。用萬用表（最好是數(shù)字電壓表）測(cè)量其輸出電壓UO則輸入失調(diào)電壓UIO可由下式計(jì)算8/13/202236集成電路 圖4 輸入失調(diào)電壓測(cè)試電路 8/13/202237集成電路輸入失調(diào)電壓主要是由于構(gòu)成差動(dòng)輸入級(jí)的差動(dòng)放大器的兩個(gè)三極管的特性不一致等原因造成的。UIO一般為：5mV其值越小越好。 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IIO是指當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端的基極偏置電流的差，即 IIO = IB+ - IB-其中IB+為同相輸入端基極電流，IB-為反相輸入端基極電流。 8/13/202238集成電路失

18、調(diào)電流的測(cè)試電路與圖4相同。用萬用表分別測(cè)量同相端3對(duì)地的電壓U3及反相端2對(duì)地的電壓U2，則輸入失調(diào)電流IIO可由下式計(jì)算輸入失調(diào)電流主要是由于構(gòu)成差動(dòng)輸入級(jí)的差動(dòng)放大器的兩個(gè)三極管的值不一致引起的。IIO 一般為1nA 10A ，其值越小越好。輸入失調(diào)電壓UIO與輸入失調(diào)電流IIO稱為運(yùn)算放大器的靜態(tài)性能參數(shù)。 8/13/202239集成電路 開環(huán)電壓增益開環(huán)電壓增益AVO是指運(yùn)放沒有反饋時(shí)的差模電壓增益，即運(yùn)算放大器的輸出電壓Uo與差模輸入電壓Uid之比值。開環(huán)電壓增益通常很高，要求輸入電壓很?。◣装傥⒎┎拍鼙ＷC輸出波形不失真。但在小信號(hào)輸入條件下測(cè)試時(shí)，易引入各種干擾，所以采用閉環(huán)測(cè)

19、量方法較好，其測(cè)試電路如圖5 所示。選擇電阻R1+R2R3，則開環(huán)電壓增益AVO為:8/13/202240集成電路 圖5 測(cè)開環(huán)電壓增益用交流電壓表分別測(cè)量UO及Ui，由上式可以計(jì)算開環(huán)增益AVO。測(cè)量時(shí)，交流信號(hào)源的輸出頻率盡量選低（小于100Hz），并用示波器監(jiān)視輸出波形，若有自激振蕩，應(yīng)進(jìn)行相位補(bǔ)償、消除振蕩后才能進(jìn)行測(cè)量。Ui的幅度不能太大，一般取幾十毫伏。 8/13/202241集成電路 增益帶寬積運(yùn)算放大器可以工作在零頻率(即直流)，因此它的截止頻率fc處的電壓增益比直流時(shí)的電壓增益低3db，故運(yùn)算放大器的帶寬BW就等于截止頻率fc。增益越高，帶寬越窄，增益帶寬積為常數(shù)，即 AVB

20、W = 常數(shù)8/13/202242集成電路放大倍數(shù)等于1時(shí)的帶寬稱為單位增益帶寬。增益帶寬積的測(cè)試電路如圖6所示。其中信號(hào)源的輸出為電壓Ui=100mV的正弦波，示波器用來同時(shí)觀測(cè)放大器的輸入輸出波形。首先取表7中的第1組阻值RF=R1=10K，測(cè)量放大器的單位增益帶寬。當(dāng)信號(hào)源的輸出頻率由低逐漸增高時(shí)，電壓增益AV =UO/Ui=1應(yīng)保持不變。繼續(xù)增高頻率直到 AV時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率就是運(yùn)算放大器放大倍數(shù)等于1時(shí)的帶寬，即單位增益帶寬。再取表中第2、第3組數(shù)據(jù)，分別測(cè)出不同電壓增益AV時(shí)的帶寬BW，通過計(jì)算求出增益帶寬積AVBW。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：增益增加時(shí)，帶寬減小，但增益帶寬積不變（可能存在測(cè)量

21、誤差）。因此運(yùn)算放大器在給定電壓增益下，其最高工作頻率受到增益帶寬積的限制限制，應(yīng)用時(shí)要特別注意這一點(diǎn)。8/13/202243集成電路圖6 測(cè)增益帶寬積 8/13/202244集成電路 輸入電阻輸入電阻Rid是指在差模信號(hào)輸入時(shí)，運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端視入的等效電阻。輸入電阻的測(cè)試電路如圖7所示。其中信號(hào)源的輸出電壓為Ui=1V，頻率fi=100Hz的正弦波。調(diào)節(jié)電位器RP直到Ui=1/2Ui時(shí)為止。關(guān)電源，取下電位器（注意不要碰電位器的滑動(dòng)端），測(cè)量其阻值R，則輸入電阻Rid=R。希望輸入電阻Rid越大越好，這樣運(yùn)算放大器從信號(hào)源吸取的電流就越小。8/13/202245集成電路圖7 測(cè)輸入電

22、阻 8/13/202246集成電路 轉(zhuǎn)換速率（擺動(dòng)率）運(yùn)算放大器在大幅度階躍信號(hào)作用下，輸出信號(hào)所能達(dá)到的最大變化率稱為轉(zhuǎn)換速率或擺動(dòng)率，用SR表示，其單位為V/S。轉(zhuǎn)換速率的測(cè)試電路如圖8（a）所示。其中信號(hào)源輸出為10KHz的方波，電壓Ui的峰-峰值為5V。雙蹤示波器觀測(cè)到的輸入輸出波形如圖8（b）所示。轉(zhuǎn)換速率U/t可由示波器測(cè)量，其中t為輸出電壓Uo從最小值上升到最大值所需的時(shí)間。轉(zhuǎn)換速率越大，說明運(yùn)算放大器對(duì)輸入信號(hào)的瞬時(shí)變化響應(yīng)越好。影響運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換速率的主要因素是運(yùn)放的高頻特性和相位補(bǔ)償電容。8/13/202247集成電路圖8 測(cè)轉(zhuǎn)換速率8/13/202248集成電路 共模抑制

23、比運(yùn)算放大器的差模電壓放大倍數(shù)Avd與共模電壓放大倍數(shù)Avc之比稱為共模抑制比KCMR表示，單位一般用dB（分貝）。圖9 測(cè)共模抑制比 8/13/202249集成電路共模抑制比的測(cè)試電路如圖9所示。其中信號(hào)源的輸出電壓Ui=2V（有效值）頻率為100Hz的正弦波。用交流電壓表測(cè)量輸出電壓UO，放大器的差模電壓增益為:Avd=RF/R1共模電壓增益為Avc=UO/Ui將Avd、Avc的值帶入上式可算出共模抑制比KCMR。KCMR愈大，表示放大器對(duì)共模信號(hào)（溫度漂移，零點(diǎn)漂移等）的抑制能力愈強(qiáng)。以上開環(huán)電壓增益AVO、增益帶寬積AVBW、輸入電阻Rid、擺動(dòng)率SR及共模抑制比KCMR稱為運(yùn)算放大器

24、的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)。 8/13/202250集成電路8/13/202251集成電路3使用運(yùn)放時(shí)的注意事項(xiàng) 調(diào)零消除失調(diào)誤差“調(diào)零”技術(shù)是使用運(yùn)放時(shí)必須掌握的。特別是在作直流放大器用時(shí)，由于輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流的影響，當(dāng)運(yùn)放的輸入為零時(shí)，輸出不為零，將影響運(yùn)算放大器的精度，嚴(yán)重時(shí)使運(yùn)算放大器不能正常工作。調(diào)零的原理是，在運(yùn)放的輸入端外加一個(gè)補(bǔ)償電壓，以抵消運(yùn)放本身的失調(diào)電壓，使輸出為零，達(dá)到調(diào)零的目的。有些運(yùn)放已經(jīng)引出調(diào)零端只需要按照器件的規(guī)定，接入調(diào)零電路進(jìn)行調(diào)零，如A741或OP07均有調(diào)零引出端，其調(diào)零電路如圖10(a)、(b)所示。調(diào)節(jié)電位器，可使運(yùn)放輸出為零。調(diào)零時(shí)必須細(xì)心，切忌不要使電

25、位器的滑動(dòng)端與地線或電源線相碰，否則會(huì)損壞運(yùn)算放大器。對(duì)于沒有調(diào)零端的運(yùn)算放大器，可以參考圖10(c)、(d)所示的調(diào)零電路。8/13/202252集成電路圖10(a) 運(yùn)算放大器的調(diào)零電路 8/13/202253集成電路圖10(b) 運(yùn)算放大器的調(diào)零電路8/13/202254集成電路圖10(c) 運(yùn)算放大器的調(diào)零電路8/13/202255集成電路圖10(d) 運(yùn)算放大器的調(diào)零電路8/13/202256集成電路 相位補(bǔ)償消除高頻自激由于運(yùn)算放大器是一個(gè)高增益的多級(jí)放大器組件，應(yīng)用時(shí)一般接成閉環(huán)負(fù)反饋電路。當(dāng)工作頻率升高時(shí)，放大器會(huì)產(chǎn)生附加相移，可能使負(fù)反饋?zhàn)兂烧答伓鹱约?。進(jìn)行相位補(bǔ)償可以

26、消除高頻自激。相位補(bǔ)償?shù)脑硎?，在具有高放大倍?shù)的中間級(jí)，利用一小電容（幾十幾百微微法）構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路。有些運(yùn)放已經(jīng)在內(nèi)部進(jìn)行了補(bǔ)償，如A741。有些運(yùn)放引出了補(bǔ)償端，只需要按照器件手冊(cè)的規(guī)定，外接補(bǔ)償電路。 8/13/202257集成電路 過載保護(hù)措施使用運(yùn)放時(shí)要注意，不能超過其性能參數(shù)的極限值，如電源電壓范圍，最大輸入電壓范圍等。為防止超過極限值或使用疏忽等原因損壞運(yùn)算放大器，可以采用保護(hù)措施，如圖11所示。8/13/202258集成電路（a）防止電源反接 （b）防止共模輸入電壓過大 （c）防止差模輸入電壓過大圖11 過載保護(hù)電路8/13/202259集成電路4基本應(yīng)用電路集成運(yùn)算

27、放大器可作為一個(gè)器件構(gòu)成各種基本功能電路。這些基本電路又可作為單元電路組成電子應(yīng)用電路。（1）反相放大器反相放大器是最基本的電路，如圖12所示。其閉環(huán)電壓增益AVF為:輸入電阻 Rid = R1輸出電阻 Rod0平衡電阻 RP=R1 / RF反饋電阻RF的值不能太大，否則會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲及漂移，一般為幾十歐至幾百千歐。R1的取值應(yīng)遠(yuǎn)大于信號(hào)源Ui的內(nèi)阻。8/13/202260集成電路若RF=R1，則為倒相器，可作為信號(hào)的極性轉(zhuǎn)換電路。圖12 反相放大器 8/13/202261集成電路（2）同相放大器同相放大器也是最基本的電路，如圖13所示。其閉環(huán)電壓增益AVF為:輸入電阻 Rid = ricR

28、ic為運(yùn)放本身同相端對(duì)地的共模輸入電阻，一般為10。輸出電阻 Rod0平衡電阻 RP=R1 / RF8/13/202262集成電路圖13 同相放大器 同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻抗很低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級(jí)。若RF0，R1=（開路），則為電壓跟隨器。與晶體管電壓跟隨器（射極輸出器）相比，集成運(yùn)放的電壓跟隨器的輸入阻抗更高，幾乎不從信號(hào)源吸取電流；輸出阻抗更小，可視作電壓源，是較理想的阻抗變換器。8/13/202263集成電路（3）差動(dòng)放大器當(dāng)運(yùn)算放大器的反相端和同相端分別輸入信號(hào)U1和U2時(shí)，輸出電壓Uo可表示為：電路如圖14所示。當(dāng)R1=R2，RF=R3時(shí)為差動(dòng)放大器，其差模增益

29、為：8/13/202264集成電路圖14 差動(dòng)放大器 8/13/202265集成電路輸入電阻 Rid = R1+R2=2R1當(dāng)R1=R2=RF=R3時(shí)，為減法器，輸出電壓為： Uo=U2-U1由于差動(dòng)放大器具有雙端輸入，單端輸出，共模抑制比較高（R1=R2，RF=R3）的特點(diǎn)，通常用作傳感器或測(cè)量儀器的前端放大器。8/13/202266集成電路（4）加法器基本加法器電路如圖15所示。其輸出電壓可表示為：式中負(fù)號(hào)表示反相加法器。若取R1=R2=RF，并使其中一個(gè)輸入信號(hào)U1經(jīng)過一級(jí)反相放大器，則加法器可以變?yōu)闇p法器，其輸出電壓為Uo（U2U1）。8/13/202267集成電路圖15 加法器 8/13/202268集成電路（5）積分器積分器的基本應(yīng)用電路如圖16所示。輸出電壓