電子工藝第06章-半導(dǎo)體集成電路

6.1.2集成電路的分類集成電路種類繁多，品種各異，可按不同方式進(jìn)行分類。1．按照制造工藝分類集成電路按其制造工藝可分為半導(dǎo)體集成電路，薄膜集成電路，厚膜集成電路和混合集成電路。第一頁(yè)，共118頁(yè)。第一頁(yè)，共118頁(yè)。用平面工藝（氧化、光刻、擴(kuò)散、外延）在半導(dǎo)體晶片上制成的集成電路稱為半導(dǎo)體集成電路，也稱為單片集成電路。用薄膜工藝（真空蒸發(fā)、濺射）將電阻、電容等無(wú)源元件及相互連線制作在同一塊絕緣襯底上，再焊接上晶體管管芯，使其具有一定功能的電路，稱為薄膜集成電路。用厚膜工藝（絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)）將電阻、電容等無(wú)源元件及相互連線制作在同一塊絕緣襯底上，再焊接上晶體管管芯，使其具有一定功能的電路，稱為厚膜集成電路。第二頁(yè)，共118頁(yè)。第二頁(yè)，共118頁(yè)。第三頁(yè)，共118頁(yè)。第三頁(yè)，共118頁(yè)。2．按照有源器件分類集成電路按有源器件可分為雙極型集成電路、MOS型集成電路和雙極-MOS（BIMOS）型集成電路等。雙極型集成電路是在半導(dǎo)體基片（硅或鍺材料）上，利用雙極型晶體管構(gòu)成的集成電路，其內(nèi)部工作時(shí)由空穴和自由電子兩種載流子進(jìn)行導(dǎo)電。MOS型集成電路只有空穴或自由電子一種載流子導(dǎo)電。它又可分為NMOS型集成電路、PMOS型集成電路和CMOS型集成電路三種。NMOS型集成電路是由N溝道的MOS器件構(gòu)成。PMOS型集成電路是由P溝道的MOS器件構(gòu)成。第四頁(yè)，共118頁(yè)。第四頁(yè)，共118頁(yè)。CMOS型集成電路則是指由N溝道和P溝道MOS器件構(gòu)成的互補(bǔ)形式的電路。雙極型-MOS型集成電路（BIMOS）是雙極型晶體管和MOS電路混合構(gòu)成的集成電路。一般前者作為輸出級(jí)，后者作為輸入級(jí)。雙極型電路驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，但功耗較大，MOS電路則相反，雙極型-MOS型集成電路兼有二者的優(yōu)點(diǎn)。第五頁(yè)，共118頁(yè)。第五頁(yè)，共118頁(yè)。3．按照集成度分類集成電路按其集成度可分為小規(guī)模集成電路，中規(guī)模集成電路，大規(guī)模集成電路，超大規(guī)模集成電路和極大規(guī)模集成電路2004年Inter公司CPU集成度1億2500萬(wàn)/112mm2=111.6萬(wàn)/mm2第六頁(yè)，共118頁(yè)。第六頁(yè)，共118頁(yè)。4．按照應(yīng)用領(lǐng)域分類集成電路按照應(yīng)用領(lǐng)域可分為軍用品、民用品（又稱商用）和工業(yè)用品三大類。由于軍用品主要用在軍事、航空、航天等領(lǐng)域，使用環(huán)境惡劣，裝置密度高，對(duì)集成電路的可靠性要求極高，對(duì)價(jià)格的要求不太苛求。由于民用品主要用在人們的日常生活中，使用條件較好，只要能夠滿足一定的性能指標(biāo)要求即可。但對(duì)價(jià)格要求較高，最大限度地追求高的性能價(jià)格比。這是產(chǎn)品能否占領(lǐng)市場(chǎng)的重要條件之一。工業(yè)用品介于二者之間。第七頁(yè)，共118頁(yè)。第七頁(yè)，共118頁(yè)。5．按照功能分類集成電路按功能的分類。半導(dǎo)體集成電路數(shù)字電路模擬電路接口電路特殊電路TTL電路HTL電路ECL電路CMOS電路存儲(chǔ)器微型機(jī)電路運(yùn)算放大器穩(wěn)壓器音響電路電視電路非線性電路電平轉(zhuǎn)換器電壓比較器線驅(qū)動(dòng)接收器外圍驅(qū)動(dòng)器通信電路機(jī)電儀電路消費(fèi)類電路傳感器第八頁(yè)，共118頁(yè)。第八頁(yè)，共118頁(yè)。6.1.3集成電路的封裝及引腳識(shí)別1．集成電路的封裝常用集成電路的封裝材料有金屬、陶瓷、塑料三種。（1）金屬封裝金屬封裝散熱性能好，可靠性高，但安裝和使用不方便，成本高。一般高精度集成電路或大功率集成電路均以此形式封裝。根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，金屬封裝有金屬園形和菱形兩種。第九頁(yè)，共118頁(yè)。第九頁(yè)，共118頁(yè)。1．集成電路的封裝（2）陶瓷封裝陶瓷封裝散熱性差，但體積小，成本低。一般分扁平型和雙列直插兩種。（3）塑料封裝塑料封裝工藝簡(jiǎn)單，成本低，但散熱性能較差。應(yīng)用最廣，適用于小功率器件，分扁平和雙列直插兩種。中功率器件有時(shí)也采用塑料封裝，但為了限制溫升，有利散熱，通常都在塑料封裝的同時(shí)加裝金屬板，以利于固定散熱片。第十頁(yè)，共118頁(yè)。第十頁(yè)，共118頁(yè)。2．封裝外形及引腳識(shí)別封裝形式最多的是圓頂形、扁平形及雙列直插形。圓頂形金屬殼封裝多為8腳，10腳，12腳。菱形金屬殼封裝多為3腳，4腳。扁平形陶瓷封裝多為14腳，16腳。單列直插式塑料封裝多為9腳，10腳，12腳，14腳，16腳。雙列直插式陶瓷封裝多為8腳，12腳，14腳，16腳，24腳。雙列直插式塑料封裝多為8腳，12腳，14腳，16腳，24腳，42腳，48腳。集成電路的引出腳數(shù)目雖然很多，但引出腳的排列順序具有一定的規(guī)律。在使用集成電路時(shí)，可按排列規(guī)律正確識(shí)別集成電路的引出腳。第十一頁(yè)，共118頁(yè)。第十一頁(yè)，共118頁(yè)。（1）圓頂封裝的集成電路對(duì)于圓頂封裝的集成電路（一般為圓形和菱形金屬外殼封裝），在識(shí)別引腳時(shí)，應(yīng)先將集成電路的引出腳朝上，找出其標(biāo)記。常見(jiàn)的定位標(biāo)記有鎖口突耳、定位孔及引腳不均勻排列等。引出腳的順序由定位標(biāo)記對(duì)應(yīng)的引腳開(kāi)始，按順時(shí)針?lè)较蛞来螖?shù)為引腳①，②，③，④……。第十二頁(yè)，共118頁(yè)。第十二頁(yè)，共118頁(yè)。（2）單列直插式集成電路單列直插式集成電路，識(shí)別其引腳時(shí)應(yīng)使引腳向下，面對(duì)型號(hào)或定位標(biāo)記，自定位標(biāo)記對(duì)應(yīng)一側(cè)的第一只引腳數(shù)起，依次為①，②，③，④……。此類集成電路上的定位標(biāo)記一般為色點(diǎn)、凹坑、小孔、線條、色帶、缺角等。第十三頁(yè)，共118頁(yè)。第十三頁(yè)，共118頁(yè)。有些廠家生產(chǎn)的集成電路，本是同一種芯片，為了便于在印制電路板上靈活安裝，其引腳排列順序?qū)ΨQ相反。一種按常規(guī)排列，即由左向右，另一種則由右向左。對(duì)此類集成電路若封裝上有識(shí)別標(biāo)記，可按上述規(guī)律分清其近腳順序。但也有少數(shù)器件上沒(méi)有引腳識(shí)別標(biāo)記，這時(shí)應(yīng)從其型號(hào)上加以區(qū)別。若其型號(hào)后綴中有一字母R，則表明其引腳順序?yàn)閺挠业阶蠓聪蚺帕小＿€有個(gè)別集成電路，設(shè)計(jì)時(shí)尾部引出腳為非等距排列，作為標(biāo)記。可按此特點(diǎn)來(lái)識(shí)別引腳順序。第十四頁(yè)，共118頁(yè)。第十四頁(yè)，共118頁(yè)。3）雙列直插式集成電路雙列直插式集成電路，識(shí)別其引腳時(shí)，若引腳向下，即其型號(hào)、商標(biāo)向上，定位標(biāo)記在左邊，則從左下角第1只引腳開(kāi)始，按逆時(shí)針?lè)较?，依次為①、②、③、④……。若引腳朝上，即其型號(hào)、商標(biāo)朝下，定位標(biāo)志位于左邊，則應(yīng)從左上角第1只引腳開(kāi)始，按順時(shí)針?lè)较?，依次為①、②、③、④……。另外，也有個(gè)別型號(hào)的集成電路引腳，在其對(duì)應(yīng)位置上有缺角（即無(wú)此輸出腳），對(duì)這種型號(hào)的集成電路，其引腳編號(hào)順序不受影響。第十五頁(yè)，共118頁(yè)。第十五頁(yè)，共118頁(yè)。3）雙列直插式集成電路對(duì)于某些軟封裝類的集成電路，其引腳直接與印刷電路相結(jié)合。對(duì)于四列扁平封裝的微處理器集成電路。第十六頁(yè)，共118頁(yè)。第十六頁(yè)，共118頁(yè)。6.2半導(dǎo)體集成電路型號(hào)命名一、中國(guó)半導(dǎo)體集成電路型號(hào)命名中國(guó)半導(dǎo)體集成電路型號(hào)命名方法由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《半導(dǎo)體集成電路型號(hào)命名方法》（GB3430-89）規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)于1990年4月1日開(kāi)始實(shí)施，取代了原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB3430-82）和四機(jī)部標(biāo)準(zhǔn)（SJ611-77）。第十七頁(yè)，共118頁(yè)。第十七頁(yè)，共118頁(yè)。一、中國(guó)半導(dǎo)體集成電路型號(hào)命名根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，集成電路由五部分組成第0部分：用字母C表示器件符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第一部分：用字母表示器件類型，第二部分：用阿拉伯?dāng)?shù)字和字符表示器件的系列和品種代號(hào)第三部分：用字母表示器件的工作溫度范圍，第四部分：用字母表示器件封裝形式，第十八頁(yè)，共118頁(yè)。第十八頁(yè)，共118頁(yè)。6.3各類集成電路的性能比較6.3.1TTL集成電路TTL集成電路的全名稱是晶體管—晶體管邏輯集成電路。它由NPN或PNP型晶體管組成。第十九頁(yè)，共118頁(yè)。第十九頁(yè)，共118頁(yè)。1．TTL集成電路的分類（1）國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)TTL集成電路的分類54/74系列TTL數(shù)字邏輯集成電路一般分為六大類：54／74XX：標(biāo)準(zhǔn)TTL電路系列54／74SXX：肖特基TLL電路系列54／74HXX：高速TTL電路系列54／74LSXX：低功耗肖特基TTL電路系列54／74ASXX：先進(jìn)肖特基TTL電路系列54／74ALSXX：先進(jìn)低功耗肖特基TTL電路系列第二十頁(yè)，共118頁(yè)。第二十頁(yè)，共118頁(yè)。（2）國(guó)產(chǎn)TTL電路分類T1000：標(biāo)準(zhǔn)系列，相當(dāng)于國(guó)際54／75系列T2000：高速系列，相當(dāng)于國(guó)際54／74H高速系列T3000：肖特基系列，相當(dāng)于國(guó)際54／74S肖特基系列T4000：低功耗肖特基系列，相當(dāng)于國(guó)際54／74LS低功耗肖特基系列T000可分為T000中速系列和T000高速系列T000中速系列的性能類同于T1000系列T000高速系列的性能類同于T2000系列第二十一頁(yè)，共118頁(yè)。第二十一頁(yè)，共118頁(yè)。6.3.2CMOS集成電路CMOS集成電路于1968發(fā)展成商品化產(chǎn)品。CMOS集成電路是互補(bǔ)對(duì)稱金屬氧化物半導(dǎo)體,其基本邏輯單元由增強(qiáng)型PMOS晶體管和增強(qiáng)型NMOS晶體管按互補(bǔ)對(duì)稱形式連接而成，靜態(tài)功耗很小。第二十二頁(yè)，共118頁(yè)。第二十二頁(yè)，共118頁(yè)。CMOS與非門T1T2T3T4BAVDDABT1T2T3T4Y00導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止101導(dǎo)通截止導(dǎo)通截止110截止導(dǎo)通截止導(dǎo)通111截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通0Y第二十三頁(yè)，共118頁(yè)。第二十三頁(yè)，共118頁(yè)。3．CMOS集成電路的特點(diǎn)（1）微功耗CMOS集成電路的靜態(tài)功耗極小，如電源電壓VDD=5V時(shí)的靜態(tài)功耗，各種門電路品種小于2.5~5μW，緩沖器和觸發(fā)器類小于5~20μW，中規(guī)模集成電路小于25~100μW。（2）工作電壓范圍寬國(guó)產(chǎn)CMOS集成電路按工作電壓范圍分為兩個(gè)系列，即3~18V的CC4000系列和7~15V的C000系列。（3）抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力又稱為噪聲容限。當(dāng)CMOS電路工作電壓提高到10V時(shí)，其噪聲容限在數(shù)字邏輯電路中是最高的。第二十四頁(yè)，共118頁(yè)。第二十四頁(yè)，共118頁(yè)。（4）輸出邏輯擺幅大CMOS電路輸出邏輯擺幅近似為電源電壓。（5）輸入阻抗高CMOS電路的輸入阻抗大于108Ω，一般為1010Ω。（6）扇出能力強(qiáng)扇出能力是用電路輸出端所能帶動(dòng)的輸入端數(shù)目來(lái)表示的，CMOS電路的輸入和輸出阻抗相差很大，其扇出能力大于50。（7）輸入電容小CMOS電路的輸入電容不大于5pF。第二十五頁(yè)，共118頁(yè)。第二十五頁(yè)，共118頁(yè)。6.3.3ECL集成電路1．ECL集成電路的概念ECL集成電路為發(fā)射極耦合邏輯集成電路，是一種非飽和型數(shù)字邏輯電路。它是各種邏輯電路中速度最快的電路形式。第二十六頁(yè)，共118頁(yè)。第二十六頁(yè)，共118頁(yè)。2．ECL集成電路的特點(diǎn)（1）速度快ECL基本門電路的典型傳輸延遲時(shí)間為ns數(shù)量級(jí)，其觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器的工作頻率也在1GHz的范圍。（2）邏輯功能強(qiáng)ECL電路能消除一般邏輯電路中為產(chǎn)生互補(bǔ)邏輯功能而設(shè)置的反相器所增加的時(shí)間延遲，提高了系統(tǒng)的速度。（3）扇出能力強(qiáng)ECL電路的輸入阻抗高（約10kΩ），輸出阻抗低（約7Ω），故扇出能力強(qiáng)。（4）噪聲低，便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)诙唔?yè)，共118頁(yè)。第二十七頁(yè)，共118頁(yè)。3．ECL集成電路的應(yīng)用ECL集成電路在高速信息系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。第二十八頁(yè)，共118頁(yè)。第二十八頁(yè)，共118頁(yè)。6.3.4三種集成電路的性能比較TTL、CMOS、ECL等各種集成電路的性能比較見(jiàn)表。第二十九頁(yè)，共118頁(yè)。第二十九頁(yè)，共118頁(yè)。6.3.5集成電路的使用注意及代換1．集成電路的使用注意集成電路是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能多，體積小，價(jià)格貴，安裝與拆卸比較麻煩，而且容易損壞的電子器件。因此，在選購(gòu)和使用過(guò)程中，一定要按照要求仔細(xì)操作，切莫造成不必要的損失。第三十頁(yè)，共118頁(yè)。第三十頁(yè)，共118頁(yè)。（1）TTL集成電路的使用注意①TTL電路的輸出端不允許直接接地或直接接電源，否則，易燒壞集成電路。②TTL電路對(duì)電源電壓要求嚴(yán)格，要求使用穩(wěn)定性好的直流穩(wěn)壓電源，且電源電壓的允許偏差小于10%。③TTL電路內(nèi)部體積小，元件密度高。使用時(shí)，各參數(shù)盡量不要超過(guò)其額定值。第三十一頁(yè)，共118頁(yè)。第三十一頁(yè)，共118頁(yè)。④TTL電路多余的輸入端懸空時(shí)，相當(dāng)于邏輯“1”狀態(tài)，但為了邏輯功能穩(wěn)定可靠，與門和與非門的多余輸入端最好接到電源上或并聯(lián)使用。不用的電路輸出端則應(yīng)懸空。如果將其接電源或接地，集成電路將損壞。第三十二頁(yè)，共118頁(yè)。第三十二頁(yè)，共118頁(yè)。（2）CMOS集成電路的使用注意①CMOS電路對(duì)電源電壓要求不嚴(yán)格，但正負(fù)極決不允許接反。否則，極易造成損壞。②CMOS電路的輸出端不允許直接接電源電壓。③CMOS電路的輸入端不允許懸空，可按其功能接電源或并聯(lián)使用。④CMOS電路同其他電路連接時(shí)，要注意電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)能力的問(wèn)題。⑤CMOS電路在存儲(chǔ)、運(yùn)輸時(shí)，要注意防靜電對(duì)集成電路的影響。⑥CMOS電路電流負(fù)載能力低，容抗負(fù)載對(duì)其工作速度影響很大。第三十三頁(yè)，共118頁(yè)。第三十三頁(yè)，共118頁(yè)。2．集成電路的代換集成電路的系列多達(dá)幾十甚至幾百多種，其型號(hào)更是不可勝數(shù)。在這品種繁多的集成電路中，既有不同廠家自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的同一功能的集成電路，也有仿制產(chǎn)品及組裝產(chǎn)品，還有改進(jìn)型產(chǎn)品等。因此，集成電路的代換異常復(fù)雜。第三十四頁(yè)，共118頁(yè)。第三十四頁(yè)，共118頁(yè)。6.4555時(shí)基電路6.4.1555時(shí)基電路的概念555時(shí)基電路是由美國(guó)SiGnetics公司于1972年推出并投放市場(chǎng)，其目的是為了取代體積大、定時(shí)精度差的熱延遲繼電器等機(jī)械式延遲器。但555時(shí)基電路在人們使用過(guò)程中，用途不斷得到開(kāi)發(fā)，被大量用于工業(yè)控制、儀器儀表等領(lǐng)域，取得了大大超出原設(shè)計(jì)思想的應(yīng)用成果。555時(shí)基電路得到廣泛應(yīng)用。第三十五頁(yè)，共118頁(yè)。第三十五頁(yè)，共118頁(yè)。1．555的含義一般的集成電路型號(hào)中的數(shù)字僅是一種編號(hào)，可是555時(shí)基電路的三個(gè)5卻有具體的含義，它們代表基準(zhǔn)電壓電路是由三個(gè)5kΩ電阻組成，且要求它們嚴(yán)格相等。第三十六頁(yè)，共118頁(yè)。第三十六頁(yè)，共118頁(yè)。2．555時(shí)基電路的特點(diǎn)（1）555時(shí)基電路在電路結(jié)構(gòu)上是由模擬電路和數(shù)字電路組合而成。它將模擬功能與邏輯功能兼容為一體，能夠產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩，拓寬了模擬集成電路的應(yīng)用范圍。（2）555時(shí)基電路采用了單電源供電。雙極型555的電壓范圍為4.5V~15V，CMOS555的電壓范圍為3V~18V。這樣，它就可以和模擬運(yùn)算放大器和TTL或CMOS數(shù)字電路共用一個(gè)電源。第三十七頁(yè)，共118頁(yè)。第三十七頁(yè)，共118頁(yè)。（3）555時(shí)基電路可獨(dú)立構(gòu)成一個(gè)定時(shí)器，且定時(shí)精度高。（4）555時(shí)基電路的最大輸出電流達(dá)200mA，帶負(fù)載能力強(qiáng)，可直接驅(qū)動(dòng)小電機(jī)、喇叭、繼電器等負(fù)載。第三十八頁(yè)，共118頁(yè)。第三十八頁(yè)，共118頁(yè)。6.4.2555時(shí)基電路的封裝555時(shí)基電路的封裝外形一般有兩種形式，一種是8腳園形TO-99型。另一種是8腳雙列直插DIP-8式。556雙時(shí)基集成塊內(nèi)含兩個(gè)相同的時(shí)基電路，稱為雙555，基封裝形式為雙列直插14腳，即DIP-14式。第三十九頁(yè)，共118頁(yè)。第三十九頁(yè)，共118頁(yè)。555時(shí)基電路，管腳功能：1腳為電源負(fù)端（地端）和公共端（VSS或GND）。在通常情況下與地相連，該端的電位應(yīng)比其它管腳的電位都低。2腳為觸發(fā)端或稱置位端（S）。當(dāng)該端電壓低于VDD/3時(shí)，可使觸發(fā)器處于置位狀態(tài)，即輸出端處于邏輯“1”電平。該端允許外加電壓范圍為0~VDD。3腳為輸出端（VO），電路連接負(fù)載端。通常該腳為低電平“0”，在定時(shí)期間為高電平“1”。第四十頁(yè)，共118頁(yè)。第四十頁(yè)，共118頁(yè)。555時(shí)基電路，管腳功能：4腳為復(fù)位端（MR）。當(dāng)該端外加電壓低于0.4V，即為邏輯“0”電平時(shí)，定時(shí)過(guò)程中斷。不論R、S端處于何種電平，電路均處于復(fù)位狀態(tài)，即輸出為低電平“0”。該端允許外加電壓范圍為0~VDD。不用時(shí)，應(yīng)與VDD相連。5腳為控制電壓端（Vc）。該端與2VDD/3分壓點(diǎn)相連，若在此端加入外部電壓，可改變集成電路內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的比較基準(zhǔn)電壓，從而控制電路的翻轉(zhuǎn)門限，以改變產(chǎn)生脈沖寬度或頻率。當(dāng)不用時(shí)，應(yīng)將該端接一只0.01μF的電容器到地。第四十一頁(yè)，共118頁(yè)。第四十一頁(yè)，共118頁(yè)。555時(shí)基電路，管腳功能：6腳為閥值電壓端（R）。其閥值電平為2VDD/3時(shí)，即當(dāng)該端電壓大于2VDD/3時(shí)，可使觸發(fā)器復(fù)位，即輸出端處于邏輯“0”電平。該端允許外加電壓范圍為0~VDD。7腳為放電端（DIS）。該端與放電管相連，放電管為發(fā)射極接地開(kāi)關(guān)控制器，用作定時(shí)電容的放電。8腳為電源正端（VDD）。雙極型555外接4.5~15V，CMOS型可外接3~18V電源，一般來(lái)說(shuō)，電路的定時(shí)精度受電源電壓的影響極小。第四十二頁(yè)，共118頁(yè)。第四十二頁(yè)，共118頁(yè)。6.4.3555時(shí)基電路的工作原理555時(shí)基電路的原理框圖，555電路內(nèi)含兩個(gè)比較器A1和A2、一個(gè)觸發(fā)器、一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)放電晶體管。兩個(gè)比較器分別被電阻R1、R2、R3構(gòu)成的分壓器設(shè)定的2VDD/3、VDD/3參考電壓所限定。-+-+電源8閾值6控制5觸發(fā)2放電7地13輸出4強(qiáng)制復(fù)位第四十三頁(yè)，共118頁(yè)。第四十三頁(yè)，共118頁(yè)。6.4.4555時(shí)基電路的主要參數(shù)雙極型555時(shí)基電路和CMOS555時(shí)基電路由于其生產(chǎn)工藝不同，故其電性能、參數(shù)指標(biāo)有較大差別。第四十四頁(yè)，共118頁(yè)。第四十四頁(yè)，共118頁(yè)。6.4.5雙極型和CMOS型555時(shí)基電路的性能比較1．雙極型和CMOS型555時(shí)基電路的共同點(diǎn)（1）雙極型和CMOS型555時(shí)基電路的功能大體相同，外形和管腳排列一致，大多數(shù)場(chǎng)合下可直接進(jìn)行替換。（2）二者均使用單一電源，適應(yīng)電壓范圍大，可與TTL、HTL、CMOS型數(shù)字邏輯電路等共用電源。第四十五頁(yè)，共118頁(yè)。第四十五頁(yè)，共118頁(yè)。（3）555時(shí)基電路輸出的為全電源電平，可與TTL、CMOS型等電路直接接口。（4）電源電壓變化時(shí)對(duì)振蕩頻率和定時(shí)精度的影響小，對(duì)定時(shí)精度的影響僅為0.05％V，且溫度穩(wěn)定性好，溫度漂移不高于50ppm/℃（即0.005％/℃）。第四十六頁(yè)，共118頁(yè)。第四十六頁(yè)，共118頁(yè)。2．雙極型和CMOS型555時(shí)基電路的不同點(diǎn)（1）CMOS型555時(shí)基電路的功耗僅為雙極型的幾十分之一，靜態(tài)電流僅為300μA，為微功耗電路。（2）CMOS型555時(shí)基電路的電源電壓可低至2~3V，各輸入功能端電流均為pA（微微安）級(jí)。（3）CMOS型555時(shí)基電路的輸出脈沖上升沿和下降沿比雙極型的要陡峭，轉(zhuǎn)換時(shí)間要短。第四十七頁(yè)，共118頁(yè)。第四十七頁(yè)，共118頁(yè)。（4）CMOS型555時(shí)基電路在傳輸過(guò)渡時(shí)間里產(chǎn)生的尖峰電流小，僅2~3mA，而雙極型555時(shí)基電路的尖峰電流高達(dá)300~400mA。（5）CMOS型555時(shí)基電路的輸入阻抗比雙極型555時(shí)基電路的輸入阻抗要高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，高達(dá)1010Ω。

（6）CMOS型555時(shí)基電路的驅(qū)動(dòng)能力差，輸出電流僅為1~3mA，而雙極型的輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA。第四十八頁(yè)，共118頁(yè)。第四十八頁(yè)，共118頁(yè)。6.4.6555時(shí)基電路的應(yīng)用555時(shí)基電路大量應(yīng)用于電子控制、電子檢測(cè)、儀器儀表、家用電器、音響報(bào)警、電子玩具等諸多方面?？捎米髡袷幤?、脈沖發(fā)生器、延時(shí)發(fā)生器、定時(shí)器、方波發(fā)生器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)振蕩器、雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、自由多諧振蕩器、鋸齒波產(chǎn)生器、脈寬調(diào)制器、脈位調(diào)制器等許多資料都進(jìn)行了詳細(xì)介紹。第四十九頁(yè)，共118頁(yè)。第四十九頁(yè)，共118頁(yè)。第五十頁(yè)，共118頁(yè)。第五十頁(yè)，共118頁(yè)。6.5集成運(yùn)算放大器6.5.1集成運(yùn)算放大器的概念1．集成運(yùn)算放大器的定義集成運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放或運(yùn)放）是由制作在一塊硅片上的、完整的、直接耦合的多級(jí)放大電路而組成的高增益放大器。由于它在發(fā)展初期，主要用于模擬運(yùn)算，如進(jìn)行加法、減法、積分和微分等各種數(shù)學(xué)運(yùn)算，故稱為運(yùn)算放大器。目前，運(yùn)算放大器的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了數(shù)學(xué)運(yùn)算的范圍，而滲透到了電子學(xué)的各個(gè)方面。如信號(hào)處理、電源穩(wěn)壓、有源濾波、信號(hào)產(chǎn)生、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換等。第五十一頁(yè)，共118頁(yè)。第五十一頁(yè)，共118頁(yè)。2．集成運(yùn)算放大器的組成集成運(yùn)算放大器一般由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路四部分組成。輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)偏置電路第五十二頁(yè)，共118頁(yè)。第五十二頁(yè)，共118頁(yè)。輸入級(jí)的作用要提供與輸出級(jí)同相、反相關(guān)系的兩個(gè)輸入端，同時(shí)能有效地抑制零點(diǎn)漂移，有較高的輸入電阻并具有一定的放大倍數(shù)。因此，大多采用帶恒流源的差動(dòng)放大電路。中間級(jí)要有足夠高的電壓放大倍數(shù)，是運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)增益的主要提供者。大多采用多級(jí)帶有源負(fù)載的共射級(jí)基本放大電路或復(fù)合管共射電路。第五十三頁(yè)，共118頁(yè)。第五十三頁(yè)，共118頁(yè)。輸出級(jí)要給負(fù)載提供一定的輸出電壓和輸出電流。為提供帶載能力，大多采用射極跟隨器或互補(bǔ)對(duì)稱輸出電路。偏置電路給各級(jí)提供偏置電流，由電流源電路構(gòu)成。另外，電路還包括一些其它的輔助環(huán)節(jié)。如電平移動(dòng)電路、過(guò)載保護(hù)電路等。第五十四頁(yè)，共118頁(yè)。第五十四頁(yè)，共118頁(yè)。3．集成運(yùn)算放大器的符號(hào)集成運(yùn)算放大器的符號(hào)表示見(jiàn)圖。它由兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端分別稱為同相輸入端和反向輸入端。+_第五十五頁(yè)，共118頁(yè)。第五十五頁(yè)，共118頁(yè)。6.5.2集成運(yùn)算放大器的分類集成運(yùn)算放大器的種類很多，目前尚無(wú)統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)，一般根據(jù)其用途的不同可以分為以幾種。1．通用型集成運(yùn)算放大器通用型集成運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)適合于一般性的使用，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)性能價(jià)格比，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)較為均衡。其產(chǎn)品數(shù)量大，應(yīng)用范圍廣，價(jià)格便宜。目前使用最多的是LM741系列、RC4558系列、LM324系列、TL081系列、TL082系列以及TL084系列等。第五十六頁(yè)，共118頁(yè)。第五十六頁(yè)，共118頁(yè)。2．低功耗型集成運(yùn)算放大器低功耗型集成運(yùn)算放大器重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是靜態(tài)功耗要小。其特點(diǎn)為：（1）靜態(tài)功耗通常比通用型集成運(yùn)算放大器低1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。（2）既可以在很低的電源電壓下工作，如電池供電場(chǎng)合，也可以在標(biāo)準(zhǔn)電源范圍內(nèi)工作。（3）在很低的電源電壓下工作時(shí)，不僅其靜態(tài)功耗低，而且能保證具有良好的電性能，克服了通用型集成運(yùn)算放大器在低電源電壓下性能變壞的缺點(diǎn)。第五十七頁(yè)，共118頁(yè)。第五十七頁(yè)，共118頁(yè)。3．高精度型集成運(yùn)算放大器高精度型集成運(yùn)算放大器重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是溫度系數(shù)、噪聲、電壓增益和共模抑制比，要求輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流隨溫度、時(shí)間、電源電壓的變化漂移要很小，而電壓增益和共模抑制比要高。故有時(shí)也將高精度集成運(yùn)算放大器稱為低漂移集成運(yùn)算放大器和低噪聲集成運(yùn)算放大器。第五十八頁(yè)，共118頁(yè)。第五十八頁(yè)，共118頁(yè)。4．高速型集成運(yùn)算放大器高速型運(yùn)算放大器的主要電參數(shù)是指交流電參數(shù)，如單位增益帶寬、開(kāi)環(huán)帶寬、轉(zhuǎn)換速率、功率帶寬以及建立時(shí)間等。其轉(zhuǎn)換速率都在幾百伏/微妙以上，僅少數(shù)在50V/μs左右，有的可達(dá)到1000V/μs以上。第五十九頁(yè)，共118頁(yè)。第五十九頁(yè)，共118頁(yè)。5．寬帶型集成運(yùn)算放大器寬帶型集成運(yùn)算放大器同高速集成運(yùn)算放大器有相類似的電特性。只不過(guò)是后者對(duì)速度要求較嚴(yán)，前者對(duì)帶寬要求較嚴(yán)。第六十頁(yè)，共118頁(yè)。第六十頁(yè)，共118頁(yè)。6．高壓型集成運(yùn)算放大器高壓型集成運(yùn)算放大器重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是高電源電壓、大動(dòng)態(tài)范圍和功耗。即高壓型集成運(yùn)算放大器是為解決高輸出電壓或高輸出功率的要求而專門設(shè)計(jì)的。其允許的供電電壓一般在±30V以上，輸出峰峰電壓也在±30V左右或以上。采用場(chǎng)效應(yīng)管作為輸入級(jí)可將耐壓提高到150V、240V，甚至300V。第六十一頁(yè)，共118頁(yè)。第六十一頁(yè)，共118頁(yè)。7．高阻型集成運(yùn)算放大器高阻型集成運(yùn)算放大器的輸入電阻要求在1012Ω左右。它一般有兩種結(jié)構(gòu)。一種是由結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（JFET）作為差分輸入級(jí)的集成運(yùn)算放大器，另一種是由MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）和雙極型晶體管（BJT）構(gòu)成的單片相容的集成運(yùn)算放大器。此外也還有全集成運(yùn)算放大器（包含NMOS、PMOS、CMOS）。第六十二頁(yè)，共118頁(yè)。第六十二頁(yè)，共118頁(yè)。8．功率型集成運(yùn)算放大器功率型集成運(yùn)算放大器的允許供電電壓較高，輸出電流較大。第六十三頁(yè)，共118頁(yè)。第六十三頁(yè)，共118頁(yè)。9．跨導(dǎo)型集成運(yùn)算放大器跨導(dǎo)型集成運(yùn)算放大器的主要功能是將輸入電壓轉(zhuǎn)換為電流輸出，并通過(guò)外加偏置電壓控制集成運(yùn)算放大器的工作電流，從而可以使其工作電流可以在較大的范圍內(nèi)變化。第六十四頁(yè)，共118頁(yè)。第六十四頁(yè)，共118頁(yè)。10．程控型集成運(yùn)算放大器程控型集成運(yùn)算放大器大多屬于低功耗集成運(yùn)算放大器，即可在低電源電壓下工作，也可在標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下工作，其電源電壓的變化范圍為±1.5~±22V左右。通過(guò)外接程控偏置電阻可實(shí)現(xiàn)電壓增益、增益帶寬乘積、轉(zhuǎn)換速率、電源電流、輸入偏置電流、輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的程控，以適應(yīng)具體電路環(huán)境的要求。第六十五頁(yè)，共118頁(yè)。第六十五頁(yè)，共118頁(yè)。11．電流型集成運(yùn)算放大器電流型集成運(yùn)算放大器也稱為諾頓放大器，其主要特點(diǎn)是電流差動(dòng)輸入，而不象大多數(shù)集成運(yùn)算放大器那樣，采用電壓差動(dòng)輸入。電流型集成運(yùn)算放大器電源電壓變化范圍寬，且單電源和雙電源均可穩(wěn)定工作，比一般的通用型集成運(yùn)算放大器輸入偏置電流要小，頻帶要寬，輸出幅度要大。其應(yīng)用也較廣泛，可用于視頻放大，有源濾波、波形生成等場(chǎng)合。此外，集成運(yùn)算放大器還有程控型、電壓跟隨型等多種。第六十六頁(yè)，共118頁(yè)。第六十六頁(yè)，共118頁(yè)。6.5.3集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)為了表征集成運(yùn)算放大器在各個(gè)方面的性能指標(biāo)，常用以下幾種參數(shù)。1．開(kāi)環(huán)電壓增益Aod

在標(biāo)稱電源電壓和規(guī)定負(fù)載電阻下，（通常規(guī)定負(fù)載電阻為2k），集成運(yùn)算放大器在開(kāi)環(huán)（無(wú)外加反饋回路）狀態(tài)下，輸出電壓變化與輸入差模電壓變化之比（稱為差模電壓放大倍數(shù)），稱為開(kāi)環(huán)電壓增益。它反映了集成運(yùn)算放大器的放大能力。性能較好的集成運(yùn)放的Aod可達(dá)140dB,理想集成運(yùn)放為無(wú)窮。第六十七頁(yè)，共118頁(yè)。第六十七頁(yè)，共118頁(yè)。2．靜態(tài)功耗Po集成運(yùn)算放大器在標(biāo)稱電源電壓下，輸入信號(hào)為零且不接負(fù)載電阻時(shí)的功耗值，稱為靜態(tài)功耗。3．共模抑制比KCMR

集成運(yùn)算放大器差模電壓增益與共模電壓增益之比，稱為共模抑制比，常用分貝數(shù)表示。性能好的運(yùn)放其共模抑制比可達(dá)到120dB以上，理想運(yùn)放趨于無(wú)窮大。4．差模輸入電阻rid集成運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)時(shí)，差模輸入電壓的變化與對(duì)應(yīng)的輸入電流的變化之比，稱為差模輸入電阻。性能好的運(yùn)放rid在1MΩ以上，理想的rid為無(wú)窮大。第六十八頁(yè)，共118頁(yè)。第六十八頁(yè)，共118頁(yè)。5．輸入失調(diào)電壓UIo在標(biāo)稱電源電壓下，為使集成運(yùn)算放大器輸出電壓為零，需要在輸入端加一直流補(bǔ)償電壓。此外加的補(bǔ)償電壓稱為輸入失調(diào)電壓。它是反映差分放大器對(duì)稱程度的一個(gè)參數(shù)。6．輸入失調(diào)電壓的溫漂dUIo/dT在規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，單位溫度變換所引起的輸入失調(diào)電壓的變化量，稱為輸入失調(diào)電壓的溫漂（或稱為輸入失調(diào)電壓的溫度系數(shù)）。其數(shù)值越小，表示運(yùn)放的溫漂越小。7．輸入失調(diào)電流IIo在標(biāo)稱電源電壓下，以理想恒流源驅(qū)動(dòng)集成運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端，使輸出電壓為零的兩個(gè)輸入電流之差稱為輸入失調(diào)電流。它是衡量差分放大輸入對(duì)管輸入電流對(duì)稱性的參數(shù)。IIo越小，表明差分對(duì)管β的對(duì)稱性越好。第六十九頁(yè)，共118頁(yè)。第六十九頁(yè)，共118頁(yè)。8．輸入失調(diào)電流的溫漂dIIo/dT在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，單位溫度變化所引起的輸入失調(diào)電流的變化率，稱為輸入失調(diào)電流的溫漂（或稱為輸入失調(diào)電流的溫度系數(shù)）。其數(shù)值越小愈好。9．輸入偏置電流Io在標(biāo)稱電源電壓下，以理想恒流源驅(qū)動(dòng)集成運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端，使輸出電壓為零的兩個(gè)輸入電流的平均值稱為輸入偏置電流。10．輸入偏置電流的溫漂dIo/dT在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，單位溫度變化所引起的輸入偏置電流的變化率，稱為輸入偏置電流的溫漂（或稱為輸入偏置電流的溫度系數(shù)）。其數(shù)值越小愈好。第七十頁(yè)，共118頁(yè)。第七十頁(yè)，共118頁(yè)。11．最大差模輸入電壓UIDM集成運(yùn)算放大器兩輸入端所能承受的最大反向電壓，稱為最大差模輸入電壓。12．開(kāi)環(huán)輸出電阻ros集成運(yùn)算放大器在開(kāi)環(huán)工作時(shí)，外加輸出電壓變化與對(duì)應(yīng)的輸出電流變化之比，稱為開(kāi)環(huán)輸出電阻。即其輸出級(jí)的輸出電阻。13．最大輸出電流Iom在最大輸出峰—峰電壓下，集成運(yùn)算放大器所能提供的最大輸出電流。第七十一頁(yè)，共118頁(yè)。第七十一頁(yè)，共118頁(yè)。14．輸出短路電流Ios同相輸入端在施加規(guī)定的直流電壓下，輸出端對(duì)地短路時(shí)的直流輸出電流。15．輸出峰—峰電壓Uopp在不出現(xiàn)削波或明顯的非線性畸變條件下，在額定輸出電流及標(biāo)稱電源電壓下的最大峰—峰輸出電壓。16．開(kāi)環(huán)帶寬fBW在開(kāi)環(huán)幅頻特性上，開(kāi)環(huán)電壓增益下降3dB所對(duì)應(yīng)的頻率。第七十二頁(yè)，共118頁(yè)。第七十二頁(yè)，共118頁(yè)。17．單位增益帶寬在開(kāi)環(huán)幅頻特性上，開(kāi)環(huán)電壓增益下降到1（0dB）所對(duì)應(yīng)的頻率。18．最大共模輸入電壓UICM集成運(yùn)算放大器兩輸入端輸入共模電壓為UCM，當(dāng)UCM增加到使其共模抑制比下降6dB時(shí)的值，稱為最大共模輸入電壓。19．共模輸入電阻集成運(yùn)算放大器每一個(gè)輸入端對(duì)地的電阻值稱為共模輸入電阻。由于共模輸入電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于差模輸入電阻，故通常不予考慮。即常說(shuō)的輸入電阻均指差模輸入電阻。第七十三頁(yè)，共118頁(yè)。第七十三頁(yè)，共118頁(yè)。20．等效輸入噪聲電壓輸出端的噪聲電壓在輸入端的等效值。21．輸出電壓轉(zhuǎn)換速率輸入端在施加規(guī)定的大信號(hào)階躍脈沖電壓時(shí)，輸出電壓隨時(shí)間的最大變換率稱為轉(zhuǎn)換速率。它反映集成運(yùn)算放大器在大信號(hào)輸入條件下的瞬態(tài)特性。22．建立時(shí)間從輸入端施加規(guī)定的大信號(hào)階躍脈沖至輸出電壓達(dá)到規(guī)定的精度數(shù)值所需要的時(shí)間，稱為建立時(shí)間。第七十四頁(yè)，共118頁(yè)。第七十四頁(yè)，共118頁(yè)。23．上升時(shí)間從輸入端在施加規(guī)定的小信號(hào)階躍脈沖電壓時(shí)，輸出電壓從滿幅度的0.1上升到0.9時(shí)所需要的時(shí)間，稱為上升時(shí)間。24．延遲時(shí)間從輸入端在施加規(guī)定的小信號(hào)階躍脈沖電壓至輸出電壓達(dá)到滿幅度的0.1時(shí)所需要的時(shí)間，稱為延遲時(shí)間。25．下降時(shí)間從輸入端在施加規(guī)定的小信號(hào)階躍脈沖電壓時(shí)，輸出電壓從滿幅度的0.9下降到0.1時(shí)所需要的時(shí)間，稱為下降時(shí)間。第七十五頁(yè)，共118頁(yè)。第七十五頁(yè)，共118頁(yè)。26．脈動(dòng)時(shí)間從輸入端在施加規(guī)定的小信號(hào)階躍脈沖電壓時(shí)，輸出電壓從滿幅度的0.9到規(guī)定幅度所需要的時(shí)間，稱為脈動(dòng)時(shí)間。27．電源電壓抑制比由集成運(yùn)算放大器供電電源電壓變化產(chǎn)生的輸入失調(diào)電壓變化值與電源電壓變化值之比，稱為電源電壓抑制比。它描述了集成運(yùn)算放大器對(duì)電源電壓變化的抑制能力。28．電源電流當(dāng)集成運(yùn)算放大器輸出端無(wú)負(fù)載且輸出電壓為電源電壓的一半時(shí)，從電源電壓流出的電流之和，稱為電源電流，第七十六頁(yè)，共118頁(yè)。第七十六頁(yè)，共118頁(yè)。6.5.4集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用1．反相放大器反相放大器電路。Zf為反饋?zhàn)杩?，Zs為輸入阻抗。反相放大器的閉環(huán)電壓增益為：-+VSZSZfVO第七十七頁(yè)，共118頁(yè)。第七十七頁(yè)，共118頁(yè)。2．同相放大器同相放大器電路。圖中，Zf為反饋?zhàn)杩梗琙s為輸入阻抗。同相放大器的閉環(huán)電壓增益為：-+VSZSZfVO第七十八頁(yè)，共118頁(yè)。第七十八頁(yè)，共118頁(yè)。3．電壓跟隨器電壓跟隨器電路如圖所示。電壓跟隨器實(shí)際上就是當(dāng)反饋電阻為零、輸入電阻為無(wú)窮大、閉環(huán)電壓增益為1時(shí)的同相放大器。因此，電壓跟隨器具有同相放大器的所有特點(diǎn)，即閉環(huán)輸入電阻大、輸出電阻小、易受共模抑制比的影響等-+VSVO第七十九頁(yè)，共118頁(yè)。第七十九頁(yè)，共118頁(yè)。4.加法器

當(dāng)Z1=Z2=Z3時(shí)：當(dāng)Z1=Z2=Z3=Zf時(shí)：-+V1Z1ZfVOZ2Z3V2V3第八十頁(yè)，共118頁(yè)。第八十頁(yè)，共118頁(yè)。五、集成運(yùn)算放大器的選用集成運(yùn)算放大器的種類很多，使用時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面。（1）如果電路沒(méi)有特殊的要求，要盡量使用通用型集成運(yùn)算放大器。既可降低成本，又能保證貨源。另外，當(dāng)一個(gè)電路中要求具有多個(gè)運(yùn)放時(shí)，可選擇多運(yùn)放的型號(hào)。如將四個(gè)運(yùn)放封裝在一起的集成運(yùn)算放大器。（2）當(dāng)工作環(huán)境有沖擊電壓和電流出現(xiàn)或在實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí)，應(yīng)盡量選擇帶有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)的型號(hào)，以避免意外事故發(fā)生，損壞器件。如果運(yùn)放內(nèi)部不具備上述措施時(shí)，可外接。第八十一頁(yè)，共118頁(yè)。第八十一頁(yè)，共118頁(yè)。（3）不能盲目追求運(yùn)放的指標(biāo)先進(jìn)。因?yàn)楸M善盡美是不存在的，集成運(yùn)算放大器有的指標(biāo)好是以其他指標(biāo)較差或一般為代價(jià)的。如低功耗集成運(yùn)算放大器，其轉(zhuǎn)換速率較低。場(chǎng)效應(yīng)管作為輸入級(jí)的運(yùn)放，雖然其輸入電阻高，但失調(diào)電壓較大。各類運(yùn)放各有特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)需要合理選擇使用。（4）要注意在系統(tǒng)中各單元之間的電壓配合問(wèn)題。如運(yùn)放的輸出接到數(shù)字電路，則應(yīng)按照數(shù)字電路的輸入邏輯電平選擇供電電壓以及能適應(yīng)供電電壓的運(yùn)放型號(hào)，或在它們之間加電平轉(zhuǎn)換電路。第八十二頁(yè)，共118頁(yè)。第八十二頁(yè)，共118頁(yè)。（5）要注意集成運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)是在特定條件下測(cè)出來(lái)的，如果使用條件與規(guī)定的不一致將影響指標(biāo)的準(zhǔn)確性。（6）在弱信號(hào)條件下使用集成運(yùn)算放大器時(shí)，應(yīng)注意溫漂、失調(diào)等指標(biāo)。同時(shí)，還要注意噪聲系數(shù)不能太大。第八十三頁(yè)，共118頁(yè)。第八十三頁(yè)，共118頁(yè)。6.5.6集成運(yùn)算放大器使用注意事項(xiàng)1．輸入失調(diào)電壓的調(diào)零為了提高集成運(yùn)算放大器的運(yùn)算精度，除了選用高性能的集成運(yùn)算放大器以外，還必須對(duì)輸入失調(diào)電壓進(jìn)行補(bǔ)償，以抵消輸入失調(diào)電壓引入的誤差。失調(diào)電壓調(diào)零電路如圖所示。-+100k1kV1VO1k10k調(diào)零電阻-15V-+V1VO100k1k25k調(diào)零電阻-15V1k第八十四頁(yè)，共118頁(yè)。第八十四頁(yè)，共118頁(yè)。輸入失調(diào)電壓的調(diào)零是將輸入信號(hào)接地，調(diào)整調(diào)零電阻，使得輸出為零。由于集成運(yùn)算放大器的種類繁多，其調(diào)零電阻的取值及中點(diǎn)電壓也不相同。故在實(shí)際調(diào)零時(shí)應(yīng)根據(jù)具體集成運(yùn)算放大器來(lái)進(jìn)行。對(duì)于不具備調(diào)零端子的集成運(yùn)算放大器，可采用圖所示的調(diào)零電路。-+V1VO100k1k-15V1k+15V第八十五頁(yè)，共118頁(yè)。第八十五頁(yè)，共118頁(yè)。2．輸入偏置電流的補(bǔ)償失調(diào)電壓除了由輸入失調(diào)電壓引起外，輸入偏置電流也會(huì)引起失調(diào)。如果在集成運(yùn)算放大器的輸入端接有電阻，輸入偏置電流便會(huì)在電阻上產(chǎn)生壓降，其作用相當(dāng)于失調(diào)電壓。集成運(yùn)算放大器輸入端的電阻越小，偏置電流的影響就越小。由于輸入偏置電流所產(chǎn)生的失調(diào)電壓與輸入失調(diào)電壓的效果相同。因此，可以采用失調(diào)電壓的調(diào)零電路對(duì)輸入偏置電流進(jìn)行補(bǔ)償。第八十六頁(yè)，共118頁(yè)。第八十六頁(yè)，共118頁(yè)。3．輸入失調(diào)電流的補(bǔ)償輸入失調(diào)電流為兩個(gè)輸入偏置電流之差。故希望集成運(yùn)算放大器的同相輸入電路與反相輸入電路的對(duì)稱性要好，以便使兩個(gè)輸入端的偏置電流盡可能相同。只要使集成運(yùn)算放大器兩輸入端的電阻相等，則可減小由輸入失調(diào)電流所產(chǎn)生的失調(diào)誤差。如圖所示，為加有輸入失調(diào)電流補(bǔ)償?shù)姆聪喾糯笃髟诜聪喽耍?M電阻和1M電阻的并聯(lián)值為500k故同相端的平衡電阻準(zhǔn)確值應(yīng)為500k，現(xiàn)電路中取為470k。VO-+1M1MV1470k調(diào)零電阻-15V第八十七頁(yè)，共118頁(yè)。第八十七頁(yè)，共118頁(yè)。4．集成運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償集成運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，都要加負(fù)反饋，而且負(fù)反饋越深，閉環(huán)特性越好。但負(fù)反饋較深時(shí)，極易產(chǎn)生自激振蕩。即在不加任何信號(hào)的情況下，集成運(yùn)算放大器輸出端有交流信號(hào)輸出。只要集成運(yùn)算放大器產(chǎn)生自激振蕩，就不能正常工作。第八十八頁(yè)，共118頁(yè)。第八十八頁(yè)，共118頁(yè)。頻率補(bǔ)償技術(shù)就是在集成運(yùn)算放大器的某些信號(hào)點(diǎn)上附加一些電阻、電容等補(bǔ)償元件，改變轉(zhuǎn)折點(diǎn)頻率，修改集成運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)頻率響應(yīng)，以得到所要求的穩(wěn)定的閉環(huán)性能。典型的頻率補(bǔ)償技術(shù)有簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償，RC串聯(lián)滯后補(bǔ)償，密勒（Miller）電容補(bǔ)償，超前補(bǔ)償和前饋補(bǔ)償，單極和雙極點(diǎn)相位補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，究竟選用何種補(bǔ)償技術(shù)，應(yīng)根據(jù)集成運(yùn)算放大器的具體型號(hào)和具體應(yīng)用來(lái)確定。第八十九頁(yè)，共118頁(yè)。第八十九頁(yè)，共118頁(yè)。5．集成運(yùn)算放大器的電源濾波集成運(yùn)算放大器具有開(kāi)環(huán)增益高、負(fù)反饋深度深的特點(diǎn)，電源濾波不好，極容易引起工作不穩(wěn)定。因此，在設(shè)計(jì)集成運(yùn)算放大器的電源供電時(shí)，除了在正負(fù)電源處接大濾波電容外，還需要在緊靠集成運(yùn)算放大器的電源端子上加0.01~0.1μF的高質(zhì)量陶瓷電容器，其另一端直接與輸入信號(hào)的公共地線相連。同時(shí)，在電源回路中串接22Ω的小電阻。如圖所示。+_>1μF22Ω22Ω>1μF0.01~0.1μF0.01~0.1μF與輸入信號(hào)線公共的接地點(diǎn)第九十頁(yè)，共118頁(yè)。第九十頁(yè)，共118頁(yè)。6．集成運(yùn)算放大器的地線布設(shè)集成運(yùn)算放大器在印刷電路板上布線時(shí)，特別要注意接地問(wèn)題。如果接地不合理，必然引起誤差，導(dǎo)致集成運(yùn)算放大器的閉環(huán)穩(wěn)定性降低。第九十一頁(yè)，共118頁(yè)。第九十一頁(yè)，共118頁(yè)。在圖的布線中，集成運(yùn)算放大器的各部分都接在同一條公共地線上，由于地線上存在著分布電阻和電感，后級(jí)電流在其上產(chǎn)生的壓降就會(huì)返回到前級(jí)的同相輸入端，產(chǎn)生了誤差電壓，引入了噪聲干擾。-+-+第九十二頁(yè)，共118頁(yè)。第九十二頁(yè)，共118頁(yè)。在圖的布線中，將各級(jí)的地線分開(kāi)，再各自接到一個(gè)公共的接地點(diǎn)上，避免了上述干擾的產(chǎn)生。-+-+第九十三頁(yè)，共118頁(yè)。第九十三頁(yè)，共118頁(yè)。7．集成運(yùn)算放大器的輸入、輸出保護(hù)（1）異常電壓旁路至電源電壓集成運(yùn)算放大器的輸入保護(hù)電路見(jiàn)圖。保護(hù)電路是由串聯(lián)電阻Rs和兩只二極管D1、D2組成的。D1、D2可選用結(jié)電容小的普通硅二極管。設(shè)流過(guò)二極管的最大電流為IDM，輸入端異常電壓的峰值為VM，則Rs=（VM-15）/IDM。例如VM=500V，IDM=50mA，則可選擇Rs=10k。在直流放大器中，二極管的反向電流將產(chǎn)生漂移，可采用結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管接成二極管代替普通的硅二極管,以減小漂移。-+10kVOD1RsVSD2+15V+15V-15V-15V第九十四頁(yè)，共118頁(yè)。第九十四頁(yè)，共118頁(yè)。輸出保護(hù)電路是為了防止集成運(yùn)算放大器的輸出產(chǎn)生異常電壓，而損壞輸出電路。保護(hù)方法同輸入保護(hù)一樣，用二極管D1、D2將異常電壓旁路，如圖所示。當(dāng)異常電壓大于+15V，D1導(dǎo)通，相當(dāng)于降低了集成運(yùn)算放大器的輸出阻抗。當(dāng)異常電壓小于-15V，D2導(dǎo)通，異常電壓被旁路至電源。-+10kVOD1RoVSD2+15V+15V-15V-15VRs第九十五頁(yè)，共118頁(yè)。第九十五頁(yè)，共118頁(yè)。（2）穩(wěn)壓二極管限幅器保護(hù)穩(wěn)壓二極管限幅器保護(hù)電路如圖所示。在集成運(yùn)算放大器的輸入端并接了兩個(gè)串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管，可對(duì)±0.5V以上的異常電壓進(jìn)行限幅，如圖所示。如果集成運(yùn)算放大器所處理的輸入信號(hào)在±0.1V以下，也可以在輸出端并接兩個(gè)并聯(lián)的硅二極管，如圖所示。R2VOD1RsVSD2+15V-15VR1-+-+R2VORsVS+15V-15VR1第九十六頁(yè)，共118頁(yè)。第九十六頁(yè)，共118頁(yè)。6.6三端集成穩(wěn)壓器6.6.1三端集成穩(wěn)壓器的概念集成穩(wěn)壓器是從普通分立元件穩(wěn)壓電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是將功率調(diào)整管、取樣電阻以及基準(zhǔn)穩(wěn)壓、誤差放大、啟動(dòng)和保護(hù)電路等全部集成在一個(gè)芯片上而形成的。具有體積小，可靠性高，通用性強(qiáng)，使用方便和成本低等優(yōu)點(diǎn)。三端集成穩(wěn)壓器按性能和用途可分為三端固定正輸出穩(wěn)壓器（如7800系列），三端固定負(fù)輸出穩(wěn)壓器（如7900系列）、三端可調(diào)正輸出穩(wěn)壓器和三端可調(diào)負(fù)輸出穩(wěn)壓器等四種。第九十七頁(yè)，共118頁(yè)。第九十七頁(yè)，共118頁(yè)。6.6.2三端集成穩(wěn)壓器的主要參數(shù)1．輸出電壓Uo輸出電壓是指穩(wěn)壓器的參數(shù)符合規(guī)定時(shí)的輸出電壓。對(duì)于三端固定穩(wěn)壓器是指標(biāo)稱輸出電壓，它為常數(shù)。對(duì)于三端可調(diào)式穩(wěn)壓器，是指輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。2．最小輸入輸出電壓差（Ui-Uo）min最小輸入輸出電壓差是指維持穩(wěn)壓器正常工作所必須的輸入、輸出電壓的差值。壓差越小，表明穩(wěn)壓器的效率越高。最小壓差和輸出電壓之和，即為穩(wěn)壓器要求的最小輸入電壓。第九十八頁(yè)，共118頁(yè)。第九十八頁(yè)，共118頁(yè)。3．最大輸入電壓Uimax最大輸入電壓是指穩(wěn)壓器安全工作時(shí)，允許外加的最大電壓。該參數(shù)與穩(wěn)壓器內(nèi)部元件的擊穿電壓有關(guān)。4．最大輸出電流Iomax最大輸出電流是指能夠保持輸出電壓不變的最大輸出電流。它取決于主調(diào)整管允許通過(guò)的最大工作電流。對(duì)于大電流穩(wěn)壓器，需要加裝足夠的散熱器，使穩(wěn)壓器的殼溫不超過(guò)+70℃，才能保證其正常工作。第九十九頁(yè)，共118頁(yè)。第九十九頁(yè)，共118頁(yè)。5．最大功耗Pcmax最大功耗取決于芯片允許的最高結(jié)溫Tjmax。只要穩(wěn)壓器芯片沒(méi)有超過(guò)最高結(jié)溫就不會(huì)損壞，故可在給定散熱器的條件下規(guī)定最大功耗。穩(wěn)壓器的散熱能力越強(qiáng)，它的芯片結(jié)溫就越低，所能承受的功耗就越大。6．電壓調(diào)整率Sv電壓調(diào)整率是指穩(wěn)壓器在負(fù)載和環(huán)境溫度不變時(shí)，輸入電壓Ui變化所引起的輸出電壓的相對(duì)變化量。它的表達(dá)式為：它反映了穩(wěn)壓器在輸入電壓變化時(shí)，維持輸出電壓不變的能力。第一百頁(yè)，共118頁(yè)。第一百頁(yè)，共118頁(yè)。7．電流調(diào)整率Si電流調(diào)整率是指穩(wěn)壓器在輸入電壓和環(huán)境溫度不變時(shí)，由輸出電流變化所引起輸出電壓的相對(duì)變化量。它的表達(dá)式為：這一指標(biāo)還可用輸出電阻Ro來(lái)表示。它的表達(dá)式為：它反映了穩(wěn)壓器帶負(fù)載的能力。第一百零一頁(yè)，共118頁(yè)。第一百零一頁(yè)，共118頁(yè)。8．波紋抑制比SR波紋抑制比是指穩(wěn)壓器在額定工作的情況下，輸入電壓中的交流波紋電壓Uir與輸出電壓中的波紋電壓Ur之比的分貝數(shù)。其表達(dá)式為：該指標(biāo)反映了穩(wěn)壓器對(duì)輸入端交流波紋電壓的抑制能力。第一百零二頁(yè)，共118頁(yè)。第一百零二頁(yè)，共118頁(yè)。9．溫度系數(shù)α溫度系數(shù)是指在所有其它影響量不變以及在額定工作的情況下，由于環(huán)境溫度變化所引起的輸出電壓的相對(duì)變化量。其表達(dá)式為：該指標(biāo)反映了穩(wěn)壓器在環(huán)境溫度變化時(shí)，維持輸出電壓不變的能力。第一百零三頁(yè)，共118頁(yè)。第一百零三頁(yè)，共118頁(yè)。6.6.3三端固定式集成穩(wěn)壓器1．三端固定式集成穩(wěn)壓器的分類（1）按照輸出電壓的極性分類三端固定式穩(wěn)壓器按其輸出電壓的極性可分為正壓穩(wěn)壓器（7800系列）和負(fù)壓穩(wěn)壓器（7900系列）兩種。（2）按照輸出電壓的大小分類三端固定式穩(wěn)壓器的輸出電壓有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等幾種標(biāo)稱電壓。相應(yīng)地7800系列有7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824七種，7900系列也有七種，即7905、7906、7909、7912、7915、7918、7924。第一百零四頁(yè)，共118頁(yè)。第一百零四頁(yè)，共118頁(yè)。（3）按照輸出電流的大小分類三端固定式穩(wěn)壓器的輸出電流有0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A等幾種。相應(yīng)地7800系列分為78L00系列（0.1A）、78M00系列（0.5A）、7800系列（1.5A）、78T00系列（3A）、78H00系列（5A）五種。7900系列也分為79L00系列、79M00系列、7900系列三種。（4）按照封裝形式分類常用三端固定式穩(wěn)壓器的封裝形式有B-3D型。對(duì)于7800系列，1為輸入端，2為輸出端，3為公共端。對(duì)于7900系列，1為公共端，2為輸出端，3為輸入端。第一