集成電路原理及應(yīng)用期末復(fù)習(xí)資料

jz*jz*什么是差動(dòng)放大電路？什么是差模信號(hào)？什么是共模信號(hào)？差動(dòng)放大器對(duì)差模信號(hào)和共模信號(hào)分別起什么作用？差動(dòng)放大電路是把兩個(gè)輸入信號(hào)分別輸入到運(yùn)算放大器的同相和反相輸入端，然后在輸出端取出兩個(gè)信號(hào)的差模成分，而盡量抑制兩個(gè)信號(hào)的共模成分的電路。共模信號(hào)：雙端輸入時(shí)，兩個(gè)大小一樣，極性一樣的信號(hào)。差模信號(hào)：雙端輸入時(shí)，兩個(gè)大小相等，極性相反的信號(hào)。對(duì)差模輸入信號(hào)的放大作用、對(duì)共模輸入信號(hào)的抑制作用集成運(yùn)放有哪幾局部組成？各局部的典型電路分別是什么？輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)、偏置電路四大局部組成輸入級(jí)的典型電路是差動(dòng)放大電路,利用它的電路對(duì)稱性可提高整個(gè)電路的性能，減小溫漂；中間級(jí)的典型電路是電平位移電路,將電平移動(dòng)到地電平，滿足零輸入時(shí)零輸出的要求；輸出級(jí)的典型電路是互補(bǔ)推挽輸出放大電路，使輸出級(jí)輸出以零電平為中心，并能與中間電壓放大級(jí)和負(fù)載進(jìn)展匹配；偏置電路典型電路是電流源電路，給各級(jí)電路提供適宜的靜態(tài)工作點(diǎn)、所需的電壓共模抑制比的定義？集成運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí)，其差模電壓增益Aud與共模電壓增益Auc之比集成運(yùn)放的主要直流參數(shù)：輸入失調(diào)電壓Uos、輸入失調(diào)電壓的溫度系數(shù)△*$/△「輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流、差模開環(huán)直流電壓增益、共模抑制比、電源電壓抑制比、輸出峰--峰電壓、最大共模輸入電壓、最大差模輸入電壓集成運(yùn)放主要交流參數(shù)：開環(huán)帶寬、單位增益帶寬、轉(zhuǎn)換速率、全功率帶寬、建立時(shí)間、等效輸入噪聲電壓、差模輸入阻抗、共模輸入阻抗、輸出阻抗。理想集成運(yùn)放的根本條件。.差模電壓增益為無窮大2.輸入電阻為無窮大3.輸出電阻為04.共模抑制比CMRR為無窮大.轉(zhuǎn)換速率為無窮大即5『006.具有無限寬的頻帶7.失調(diào)電壓失調(diào)電流極其溫漂均為08.干擾和噪聲均為0理想集成運(yùn)放的兩個(gè)根本特性：虛短和虛斷。代表的實(shí)際物理意義。其實(shí)，虛短和虛斷的原因只有一個(gè)，那就是：輸入端輸入電阻無窮大。虛短：集成運(yùn)放兩輸入端的電位相等。集成運(yùn)放的兩個(gè)輸入端好似短路，但不是真正的短路，所以成為虛短，只有集成運(yùn)放工作于線性狀態(tài)時(shí)，才存在虛短虛斷：集成運(yùn)放兩輸入端的輸入電流為零。由于集成運(yùn)放輸入電阻為無窮大，不可能吸收任何電流，就像輸入端被剪斷了，跟斷路了一樣。但是絕對(duì)不是真的斷路，這大概就是虛斷的由來。1.集成運(yùn)放的線性電路包含哪些？非線性電路又包含哪些？線性電路包括：模擬集成電路的根本放大電路〔反相放大器，同相放大器，差動(dòng)放大器〕積分電路，微分電路。非線性電路包括：對(duì)數(shù)器和指數(shù)器，乘法器，二極管檢波器和絕對(duì)值變換器，限幅器，二極管函數(shù)變換器，電壓比擬器

.什么是反相放大器？如何計(jì)算其輸入電阻？放大比例？以及其電路圖？輸入電壓和輸出電壓的相位相反。.什么是同相放大器？如何計(jì)算其輸入電阻？放大比例？以及其電路圖？輸入電壓與輸出電壓極性一樣。.什么是反相加法器？放大比例？以及其電路圖？輸出電壓與輸入電壓的極性相反。試分析圖1所示電路是什么電路，有何特點(diǎn)？圖中設(shè)&=R4。RR2 3〔圖1〕解：第一級(jí)運(yùn)放為同相放大器。對(duì)A1:由“虛斷〃和“虛短〃得i1=i2〔圖1〕解：第一級(jí)運(yùn)放為同相放大器。對(duì)A1:由“虛斷〃和“虛短〃得i1=i2,v=v=u,

1- 1+i1月F么u=_Uo1-r，即u=(1+幺)u,i1R+R1 o1 Ri11 2 1對(duì)A：由“虛斷”和"虛短"得i=i,v=v=u,2 34 2- 2+ i2那么U1-Ui2=Ui2-Uo，即URR o3 4/R=(-4-+1)UR3R-4Uui2 R o13代入口得u=(2+1)(u-u),

o1 oR i2 i13因兩個(gè)輸入信號(hào)均從同相端輸入，所以輸入阻抗比擬高。該電路為高輸入阻抗的差動(dòng)放大器。電壓比擬的原理及其分類”兩個(gè)模擬電壓比擬，一個(gè)是待比擬的模擬信號(hào)，另一個(gè)是門限電壓或參考電壓，他的比擬結(jié)果是上下電平，即數(shù)字信號(hào)p92 單限電壓比擬器遲滯電壓比擬器窗口電壓比擬器4.單電壓比擬器的優(yōu)缺點(diǎn)?電路簡(jiǎn)單，靈敏度高。但是抗干擾性差，如果Ui的值恰好在門限電平附近的話，輸出電壓U。會(huì)由于溫漂或外界的干擾而不斷在上下電平間跳躍，對(duì)于系統(tǒng)極其不利.遲滯電壓比擬器原理及其分析方法。如何計(jì)算支持電壓比擬器的門限寬度？p95具有正反應(yīng)電路，從而獲得遲滯性，同時(shí)也加速了比擬器的轉(zhuǎn)換過程。上門限電位和下門限電位，兩者之差為門限寬度。遲滯電壓比擬器也可理解為加正反應(yīng)的單限電壓比擬器.什么是上行特性？什么是下行特性？輸入信號(hào)從反相端輸入的為下行特性，輸入信號(hào)從同相端輸入的為上行特性.什么是窗口電壓比擬器？p97有上下兩個(gè)門限電位，二者之差為門限寬度，門限寬度為一種邏輯電平，門限寬度外又為另一種邏輯電平求圖3所示電路的增益A.并說明該電路完成什么功能。解：該電路由兩個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成，A1為主放大器接成反相運(yùn)算放大器，A2為輔助放大器，A2也接成反相放大器，利用A2對(duì)A1構(gòu)成正反應(yīng)，是整個(gè)電路向信號(hào)源索取的電流極少。主放大器A：由“虛斷〃和“虛短〃得1u—u uuR i--o，刃F^么^A―—o1-o——2RR fuuR1 2 ii 1

輔助放大器A2輔助放大器A2的電壓放大倍數(shù):TOC\o"1-5"\h\zA=—eOr=—eOr=- i-VF2uu Ri2o 2該電路為自舉電路，目的是提高電路的輸入電阻。U i—I-11UU X3UU X32R得U=2U3i所以因此RiURR所以因此RiURR―i-= IR-Ri i當(dāng)R=R時(shí)，R_8,I=I1 i 1求圖4所示電路輸出電壓與輸入電壓的表達(dá)式，并說明該電路完成什么功能。求圖4所示電路輸出電壓與輸入電壓的表達(dá)式，并說明該電路完成什么功能。習(xí)題2.12圖解：對(duì)A:由“虛斷〃和“虛短〃得1ui=二一，即u=-u。A為倒相器TOC\o"1-5"\h\zRR o1 i1 1對(duì)A：由“虛斷〃和“虛短〃得2uo1+u2=二^那么口=一(Rfu+RJ-U),A為反相放大器RRR oRoiRi2 212f 1 2RR將口=-u代入上式得u=Lu-Luo1i1 oRi1Ri212故該電路為減法電路。1.什么是函數(shù)發(fā)生器？函數(shù)發(fā)生器是一種多波形的信號(hào)源。它可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波，甚至任意波形。有的函數(shù)發(fā)生器還具有調(diào)制的功能，可以進(jìn)展調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、脈寬調(diào)制和VCO控制。濾波器的分類。按元件分：有源，無源，瓷，晶體，機(jī)械，鎖相環(huán)，開關(guān)電容按信號(hào)處理方式：模擬、數(shù)字按通頻帶分：低通、高通、帶通、帶阻集成有源濾波器的特點(diǎn)？1．在制作截止頻率或中心頻率低的濾波器時(shí)，可做到體積小重量輕本錢低.無須阻抗匹配 3.可方便制作截止頻率或中心頻率連續(xù)可調(diào)的濾波器.采用集成電路，受環(huán)境因素的影響小.受電磁干擾影響小6．實(shí)現(xiàn)濾波的同時(shí)，可得到一定的增益.假設(shè)使用電位器，可變電容器等，可使濾波器的精度到達(dá)百分之0.5.采用集成電路，可防止個(gè)濾波節(jié)之間的負(fù)載效應(yīng)而使濾波器的設(shè)計(jì)和計(jì)算大大簡(jiǎn)化，且易于進(jìn)展電路調(diào)試

3.高通/低通/帶通/帶阻濾波器的定義？傳輸函數(shù)”幅頻特性？高通：濾除低頻信號(hào)，使高頻成分通過低通：濾除高頻信號(hào)，使低頻成分通過帶阻：阻濾波器是指能通過大多數(shù)頻率分量、但將某些圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器習(xí)眄ris圖如圖6習(xí)眄ris圖解：對(duì)A:由

1“虛斷〃得v=v1-1+v-u—1— v-u—1— o,R2TOC\o"1-5"\h\zV= 4-Ui+ R+Ro23 4又區(qū)=R,R=R整理得U(s)=幺(U(S)—U(S))o Ro2 i1對(duì)A：由“虛斷〃和“虛短〃得2U(s)=-—Uo(s)-代入上式得o2 SCRA(s)=3二-_R2u(s) R+RSCRi 1 2A1為差動(dòng)放大器，A2以A1的輸出為反相輸入，經(jīng)過積分放大后的輸出電壓在電阻R 上的分壓作為A放大器的同相輸入。試分析如圖3所示電路輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系，并說明此電路在什么條件下能完成全波整流功能，此電路有什么特點(diǎn)？（習(xí)題3.7圖）解：對(duì)A:u>0時(shí)，u=u=u,VD導(dǎo)通，VD截止，u=u1i —+i2 1 o1i對(duì)A:u=u=u故流過R的電流為零，故u=u2 —+i f2 oi

當(dāng)u<0時(shí)，VD。截止,VD］導(dǎo)通,U u—uu—uTOC\o"1-5"\h\z對(duì)A：U=(1+—￡L)U，對(duì)A：U=U=U,—i oi-=—o irRRRi2 - + 7R R1 2 f2i1 「 R、此時(shí)u=一〔R+R —-^￡L—1〕uoR2f2Ri2 1\o"CurrentDocument"R路輸入電當(dāng)-〔R+R——f1R—R〕=—1時(shí)，完成全波整流功能；由于為同相輸入，故該電R2f2Rf2f2路輸入電1阻較高。3.8設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)圖4所示曲線的二極管函數(shù)變換器。■■〔習(xí)題3.8圖〕解：設(shè)計(jì)圖為：〔可參考課本P88頁〕如圖6所示電路為集成塊BG307專用電壓比擬器，畫出其傳輸特性〔常溫下輸出高電平為3.2V,低電平為—0.5V〕。解：由“虛斷〃和“虛短〃得〔圖3.10〕

解：由“虛斷〃和“虛短〃得U—Uu—uTOC\o"1-5"\h\z——i =1 oRR2 3U=U=U=3V+ —r故U=4―-U那么：i3o'U=4—1x3.2氏2.93V)ml 3U=4—1x(—0.5鼠4.16V)mh 3其傳輸特性如下所示：iUo/V1/八2.S30.5求下列圖所示電路的輸入阻抗，假定圖中的集成運(yùn)放滿足理想條件?！矆D4.1〕解：U'U'—U——+ i~~6tR1scUUU'U-UU—U(又I=——+o=—i ,U=UiR1SCRoio o s那2力R+SCRR力那么U'=o 一一UR+SCRR+Ri

0 0ss將上式代入，那么I=UjU'=1UiRR+SCRR+Ris 0 oss因此z=上=R+SCRR+R=110000+j100^iI0 0ssi4.2求下列圖所示電路的輸入阻抗，假定圖中的集成運(yùn)放滿足理想條件?！矆D4.2〕解:整體有:Ui-Uo2SC對(duì)上有：??U0—U―o1= o2RaR2對(duì)A1有:???UU—U口—匚=—o1 i-nURR(a—1) 011以上各式聯(lián)立得:求如圖3所示電路的輸入阻抗，并說明其性質(zhì)，假定圖中的集成運(yùn)放滿足理想條件。11對(duì)于A2有:—R—Rr,那么U=R]2U-①i整體有:U—U整體有:U—UioIi1SC一②①②聯(lián)立整理得:Zie1Zie1'z?、SC1+RI R"1rr)j3c1+RI R",r那么該電路輸入端等效為一電容，等效的電容值為C'=C1+I該電路為電容倍增器，通過改變R2R的值，以及6的大小，可得到任意大小的電容值。4.12A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)有哪些？設(shè)某DAC有二進(jìn)制14位，滿量程模擬輸出電壓為10V,試問它的分辨率和轉(zhuǎn)換精度各為多少?答：A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有:①分辨率；②量程；③精度；④轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換率；⑤輸出邏輯電平；⑥對(duì)參考電壓的要求。D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)有：①分辨率；②轉(zhuǎn)換精度；③偏移量誤差；④線性度；⑤輸入編碼方式；⑥輸出電壓；⑦轉(zhuǎn)換時(shí)間。分辨率為10VX2-U^610.4|LiV；轉(zhuǎn)換精度為L(zhǎng)sLSB=305.2旦V。2某一控制系統(tǒng)要使用D/A轉(zhuǎn)換器，要求該D/A轉(zhuǎn)換器的精度小于0.25%,那么應(yīng)選擇多少位的D/A轉(zhuǎn)換器？，，，，一、 1 ，，。 ，，、解：轉(zhuǎn)換精度@=LSB,又LSB=bX2-n〔b為量程，n為位數(shù)〕2…1, ……那口么一bX2-n/b<0.25%2得n>811位A/D轉(zhuǎn)換器分辨率的百分?jǐn)?shù)是多少？如果滿刻度電壓為10V,當(dāng)輸入電壓為5mV時(shí)，寫出其輸出的二進(jìn)制代碼。解:2-11X100%~0.49%因此A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率為10V*0.49%=4.9mV因此當(dāng)輸入電壓為5mV時(shí)，二進(jìn)制代碼為00000000000b如圖1所示，當(dāng)分別取如下兩組參數(shù)時(shí)，試分別求出該電路的G,3,己等參數(shù)。0n(1)R=R=24kQ,C=940pF,C=470pF,R=^。(2)R=7.3kQ,R=39.4kQ,C=C=0.047NF,R=4kQ,R=20kQ。(圖6.4〕R 1 'RC、RC RC解：由電路得：G=1+-f-,W=' ,己='22+-11-G—1,一。RnRRCCC RRC RRC oRRC“1212 111221 222那么當(dāng)?、艆?shù)時(shí)：G氏1