電子線路高教第四電子課件五

6.2集成運(yùn)放性能參數(shù)及對(duì)應(yīng)用電路的影響6.4集成電壓比較器*6.3高精度和高速寬帶集成運(yùn)放6.1集成運(yùn)放應(yīng)用電路的組成原理第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路6.1集成運(yùn)放應(yīng)用電路的組成原理根據(jù)集成運(yùn)放自身所處的工作狀態(tài)，運(yùn)放應(yīng)用電路分：線性應(yīng)用電路和非線性應(yīng)用電路兩大類。線性應(yīng)用電路-+AZ1Zfvovs1vs2iZ1或Zf采用非線性器件(如三極管)，則可構(gòu)成對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、乘法、除法等運(yùn)算電路。Z1或Zf采用線性器件(R、C)，則可構(gòu)成加、減、積分、微分等運(yùn)算電路。組成：集成運(yùn)放外加深度負(fù)反饋。因負(fù)反饋?zhàn)饔?，使運(yùn)放小信號(hào)工作，故運(yùn)放處于線性狀態(tài)。

第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路非線性應(yīng)用電路-+AvOvIVREF組成特點(diǎn)：運(yùn)放開(kāi)環(huán)工作。

由于開(kāi)環(huán)工作時(shí)運(yùn)放增益很大，因此較小的輸入電壓，即可使運(yùn)放輸出進(jìn)入非線區(qū)工作。例如電壓比較器。6.1.1集成運(yùn)放理想化條件下兩條重要法則理想運(yùn)放

失調(diào)和漂移0

推論因則因則第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路說(shuō)明：相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端“虛短路”。虛短路不能理解為兩輸入端短接，只是(v–-

v+)的值小到了可以忽略不計(jì)的程度。實(shí)際上，運(yùn)放正是利用這個(gè)極其微小的差值進(jìn)行電壓放大的。同樣，虛斷路不能理解為輸入端開(kāi)路，只是輸入電流小到了可以忽略不計(jì)的程度。相當(dāng)于運(yùn)放兩輸入端“虛斷路”。實(shí)際運(yùn)放低頻工作時(shí)特性接近理想化，因此可利用“虛短、虛斷”運(yùn)算法則分析運(yùn)放應(yīng)用電路。此時(shí)，電路輸出只與外部反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)，而不涉及運(yùn)放內(nèi)部電路。第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路集成運(yùn)放基本應(yīng)用電路反相放大器-+AR1Rf+-vsvoifi1類型：電壓并聯(lián)負(fù)反饋

因則反相輸入端“虛地”。因則由圖輸出電壓表達(dá)式：輸入電阻輸出電阻因因深度電壓負(fù)反饋第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路同相放大器-+AR1Rf+-vsvoifi1類型：電壓串聯(lián)負(fù)反饋

因則注：同相放大器不存在“虛地”。因由圖輸出電壓表達(dá)式：輸入電阻輸出電阻因深度電壓負(fù)反饋因則第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路同相跟隨器-+A+-vsvo由圖得因由于所以，同相跟隨器性能優(yōu)于射隨器。歸納與推廣當(dāng)R1、Rf為線性電抗元件時(shí)，在復(fù)頻域內(nèi)：反相放大器同相放大器拉氏反變換

得注：拉氏反變換時(shí)第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路加、減運(yùn)算電路反相加法器6.1.2運(yùn)算電路-+AR2Rf+-vs2voifi2R1i1+-vs1因則因i

0則即整理得說(shuō)明：線性電路除可以采用“虛短、虛斷”概念外，還可采用疊加原理進(jìn)行分析。

令vs2=0則令vs1=0則例如第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路同相加法器-+AR2Rf+-vs1voR1+-vs2R3利用疊加原理：則減法器Rf-+AR3vs1voR2vs2R1令vs2=0，則令vs1=0，第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路積分和微分電路有源積分器-+ARC+-vsvo方法一：利用運(yùn)算法則則方法二：利用拉氏變換拉氏反變換得第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路有源微分器利用拉氏變換：拉氏反變換得-+ARC+-vsvo波形變換tvsO輸入方波積分輸出三角波votO微分輸出尖脈沖tvoO第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)變換器對(duì)數(shù)變換器-+AR+-vsvo利用運(yùn)算法得：由于整理得缺點(diǎn)：vo受溫度影響大、動(dòng)態(tài)范圍小。vs必須大于0。第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路改進(jìn)型對(duì)數(shù)變換器VCC-+A1+-vsvo+-A2+-RLR3R4tvB2R2R5T1T2R1iC2iC1由圖由于(很小)則(T1、T2特性相同)利用R4補(bǔ)償

VT，改善溫度特性。vS大范圍變化時(shí)，vO變化很小。第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路反對(duì)數(shù)變換器利用運(yùn)算法則得由于整理得缺點(diǎn)：vo受溫度影響大。vs必須小于0。-+AR+-vsvoT第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路乘、除法器vO1-+A1vXRXiXR1iXT1vO2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vO3T3vZRZiZiZ因T1、T2、T3、T4構(gòu)成跨導(dǎo)線性環(huán)，則分析方法一：由圖整理得(實(shí)現(xiàn)乘、除運(yùn)算)第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路vo1-+A1vXRXiXR1iXT1vo2-+A2vYRYiYR2iYT2-+A4T4iOvOR4iO-+A3R3vo3T3vZRZiZiZ分析方法二：A1、A2、A3對(duì)數(shù)放大器A4反對(duì)數(shù)放大器第6章集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路6.桌1.斬3宴精密杠整流喬電路精密機(jī)半波潑整流旬電路利用蕉集成者運(yùn)放局高差益模增畢益與搖二極痰管單嫌向?qū)У㈦娞乇硇?，位?gòu)成及對(duì)微襯小幅議值電封壓進(jìn)指行整您流的鐵電路巷。vo-+AvIR1voR2RL+-D1D2vI=嚷0時(shí)vO=鼠0D1、D2租vO=販0vI>王0時(shí)vO<亭0D1、D2vO=壓0vI<漸0時(shí)vO>逝0D1、D2vO=-(R2/R1)vI工作鬼原理魔：vOvI-R2/R1傳輸特性vItvOtvIR2R1-輸入廁正弦纖波輸出鞋半波第憲6襪章到集成躬運(yùn)算島放大并器及財(cái)其應(yīng)趁用電適路精密頸轉(zhuǎn)折擠點(diǎn)電貞路當(dāng)v->挪0，即vI>-(R3/R1)VR時(shí)：當(dāng)v-<升0，即vI<-(R3/R1)VR時(shí)：vo-+AVRR1voR2RL+-D1D2R3vI由圖vO>犬0D1、D2傳輸特性vOvI-R2/R3VRR3R1-vO<諷0D1、恭D2則vO=紙0則第柜6霜章鏟集成暖運(yùn)算券放大岡器及屬其應(yīng)鑒用電熊路精密布轉(zhuǎn)折繪點(diǎn)電辣路實(shí)之現(xiàn)非冠線性惹的函憶數(shù)R/R1vO1-+A1VR1Rr1RD1D2R1vIvO2-+A2VR2Rr2RD3D4R2RR-+A3VR3Rr3RD5D6R3RvO3-+A4vORR/R2R/R3vOvIvI1vI2vI3傳輸養(yǎng)特性第農(nóng)6某章菜集成普運(yùn)算亦放大目器及智其應(yīng)姿用電器路6.陪1.鉛3洞儀器袋放大摟器儀器召放大篇器是雪用來(lái)甲放大稅微弱滑差值付信號(hào)院的高枕精度枕放大稼器。特點(diǎn)館：KCM悟R很高相、Ri很大乳，Av在很叛大范換圍內(nèi)艙可調(diào)巖。三運(yùn)謝放儀器遺放大柱器由得由得由減睛法器A3得：若R1=R2、R3=R5、R4=R6整理濾得vI1+-A1R1-+A2RGvO1vOvI2-+A3R2R3R4R5R6iGvO2第苗6痕章際集成陵運(yùn)算非放大富器及虧其應(yīng)柱用電紅路有源鉗反饋死儀器嘩放大升器可證礙明vI1+-A3R1-+A1RGvOIO+-A2R2R3VCCR5R6iGvI2RSVEEiSIOR4T1T2T3T4T1、T2

差放T3、T4

差放A3

跟隨器A2

跟隨器A1

放大器采用愉嚴(yán)格新配對(duì)就的低講噪聲晨對(duì)管掉和精恰密電扯阻，扮可構(gòu)醉成低揪噪聲翁、高劣精度彈、增領(lǐng)益可撇調(diào)的妖儀器止放大說(shuō)器。第蹈6碌章尸集成竟運(yùn)算抵放大淺器及練其應(yīng)績(jī)用電警路儀器嗚放大里器的祝應(yīng)用儀器川放大岔器單氧片集胃成產(chǎn)救品：LH拴00聽(tīng)36通、L史H0遺03餅8、鴿AM辣P-險(xiǎn)03咬、A毒D3攪65洽、A領(lǐng)D5泊24越等俯。例：碌儀器毛放大拾器構(gòu)場(chǎng)成的亡橋路傷放大董器溫度芳為規(guī)娃定值倍時(shí)RT=R路備橋平希衡vo=0。溫度后變化皆時(shí)RTR椅路橋周不平城衡閘vo產(chǎn)生脫變化嗽。儀器放大器RGRTRRRtoVREFvo第芽6牌章歷集成偽運(yùn)算所放大進(jìn)器及嬸其應(yīng)灶用電悶路6.民1.懷5劈燕電流積傳輸堆器電流于傳輸逐器：猴通用掀集成附器件競(jìng)，廣康泛用渾于模佳擬信餃號(hào)處棗理電獄路中蓋。電流慰傳輸撞器電驕路符電號(hào)及島特點(diǎn)YXZCCvXvYvZiY

=0iXiZY鞋輸入謎端：iY=0，飲即RY賊；X廊輸入笛端：vX=vY，且vX與iX大小圈無(wú)關(guān)京，RX降0；Z差輸出才端：iZ=iX，且iZ與vZ大小西無(wú)關(guān)腦。第搏6鞠章任集成癥運(yùn)算街放大似器及攪其應(yīng)她用電千路電流怒傳輸乒器構(gòu)舟成的慰模擬辱信號(hào)眾處理腹電路YXZCCviRLiXiOR+-互導(dǎo)律放大扣器互阻竄放大差器電流轉(zhuǎn)放大朵器YXZCCisRLiXiOR2R1YXZCC1iiRvoiZ1RLYXCC2Z+-第兩6默章呢集成罰運(yùn)算臂放大遮器及郊其應(yīng)愁用電辛路負(fù)阻犬變換談器YXZCC2iX1R2YXCC1ZviiIiZ2R1iZ1RL第顧6后章功集成勇運(yùn)算拜放大沖器及粱其應(yīng)巨用電彼路6.海2強(qiáng)集成來(lái)運(yùn)放佛性能嫌參數(shù)秋及對(duì)蛾應(yīng)用杠電路埋影響6.面2.把1聰集成膝運(yùn)放筍性能吧參數(shù)Avd高(80仗~層1俗40挖d掩B)，Rid高(M)，Rod低(<欠20甜0)差模需特性KCM搜R高(80剝~躁1暮20扁d晨B)，Ric高(>量10包0管M)共模州特性輸入法直流談?wù)`差喉特性IIB(10鼓~溉1叼00A)，VIO(mV)，IIO(為IIB的筋5%建~10%)大信號(hào)撒動(dòng)態(tài)翁特性轉(zhuǎn)換達(dá)速率SR，全互功率很帶寬BWP第曠6爆章旦集成燃運(yùn)算威放大紡器及偉其應(yīng)邁用電戀路vidRidvO+-v+v-Avdvid+-Rod+-RicRicIIBIIBIIO2IIO2+-VIO+-AvdvicKCMR集成運(yùn)放電路模型6.固2.柴2脖直流梯和低鑄頻參梨數(shù)對(duì)主性能角的影濟(jì)響Avd、Rid、Rod為有濫限值惱的影驗(yàn)響運(yùn)放纖應(yīng)用眠場(chǎng)合超不同棚，各所項(xiàng)性埋能參哪數(shù)影背響也北不同稅。因憑此工瀉程估容算時(shí)份，可洲針對(duì)艱不同揚(yáng)場(chǎng)合哨，有島選擇采地分舌析運(yùn)勢(shì)算誤逢差?？勺C置明其中Avd對(duì)精領(lǐng)度影圣響最疤大。Avd越大鐮，運(yùn)酬算誤機(jī)差越咬小。第云6透章霉集成物運(yùn)算餡放大厭器及色其應(yīng)其用電踢路vidRidvO+-v-Avdvid-

+Rod+-R1Rfvs+-RL-+AR1Rf+-vsvoRLKCM喬R、Ric為有畝限值源的影敬響可證算明其中Avd、KCM集R越大曉，同便相放尖大器放運(yùn)算硬精度絲式越高鎖。由于組同相具放大垮器輸輛入端脅引入液了共讀模信謠號(hào)，托因此田必須仿考慮KCM汪R的影離響。RicvO+-v-AvdvidRod+-R1RfvsRLv+RicRid+-AvdvicKCMR第沉6族章訴集成休運(yùn)算畫放大淋器及輕其應(yīng)忽用電竿路+--+AR1RfvsvoRL輸入竹偏置鋪電流IIB對(duì)性律能的鴨影響-+AR1Rf+-vsvoR+=R1//Rf則IIB在外蘿電路門反相斬端產(chǎn)蜘生的先直流辦電壓院：則IIB在外解電路堅(jiān)同相粉端產(chǎn)控生的鋼直流龍電壓軌：設(shè)R-、R+分別弟為外彼電路押在反修相端首和同恰相端辮等效振的直至流電哪阻。輸入偏置電流若則輸出枕無(wú)失站調(diào)例：注：垃平衡粗電阻R+的接繡入對(duì)黎性能冰指標(biāo)邁計(jì)算飄沒(méi)有猾影響錄，但層運(yùn)算蒼精度擔(dān)得到悅明顯叮改善難。因此，為減小IIB對(duì)運(yùn)算精度的影響，要求外接在集成運(yùn)放兩輸入端的直流電阻相等。第辜6吸章哨集成醒運(yùn)算摟放大賄器及纖其應(yīng)沒(méi)用電動(dòng)路失調(diào)統(tǒng)電流IIO與失找調(diào)電戲壓VIO的影恐響可證些明為減推小失刻調(diào)的胞影響齒：在R+較小期時(shí)，灶應(yīng)選疼擇VIO小的均運(yùn)放爸；在R+較大莫時(shí)，蜜應(yīng)選壘擇IIO小的鋼運(yùn)放迅。第兼6頌章禍集成脆運(yùn)算沿放大武器及功其應(yīng)鴿用電榆路vO+-R1RfRLIIBIIBIIO2IIO2+-VIOR+6.針2.搜3嶄高頻蠻參數(shù)抗對(duì)性隔能的禮影響小信腔號(hào)頻洽率參剃數(shù)開(kāi)環(huán)怕帶寬BW內(nèi)補(bǔ)榮償?shù)墓羌擅线\(yùn)放簽可近證似看勒成是寬單極只點(diǎn)系倒統(tǒng)，炒該運(yùn)做放的蹤蝶上限團(tuán)截止塵頻率加即開(kāi)敲環(huán)帶豎寬BW(或稱竟3于d易B鏡帶寬)。單位路增益志帶寬BWG指增村益下茅降到晶1(0蹦dB)時(shí)對(duì)賤應(yīng)的談?lì)l率梢。小誼信號(hào)吸工作罷時(shí)，鵝其值悶為常溝數(shù)，螺且BWG=AvdI·BW。當(dāng)運(yùn)目放閉切環(huán)工辜作時(shí)怒，BWG等于鹽反饋害電路戚的增宵益帶話寬積球。反饋咽越深展，Avf越小裝，閉庸環(huán)帶猜寬BWf越寬約。即BWG=Avf·BWf第賴6母章站集成刑運(yùn)算算放大慘器及隸其應(yīng)牧用電肢路大信辰號(hào)動(dòng)檔態(tài)參級(jí)數(shù)指集河成運(yùn)僻放輸軍出電枕壓隨僚時(shí)間辱最大切可能歷的變慌化速怖率。其值賴越大挑，運(yùn)呀放高火頻性甩能越甚好。影響SR主要惑原因器：運(yùn)淹放內(nèi)躺部存星在寄斤生電謹(jǐn)容和炸相位瞎補(bǔ)償喪電容隱。轉(zhuǎn)換速率(又稱壓擺率)指集故成運(yùn)材放輸肺出最襯大不荷失真倍峰值億電壓堡時(shí)，捎允許謀的最御高工抬作頻忌率。全功率帶寬當(dāng)SR一定困時(shí)，燥最大道不失責(zé)真輸估出電幻玉壓與偵工作茅頻率夏成反刃比。杏工作談?lì)l率滔越高帽，不致失真洗輸出拒的Vom就越率小。第谷6熟章姻集成凈運(yùn)算頑放大拋器及客其應(yīng)弊用電灶路6.嗎4播集成竟電壓汪比較游器電壓紫比較條器的費(fèi)作用比較廟兩輸餐入信祝號(hào)大當(dāng)小，盯并以圾輸出程高、榮低電逗平來(lái)梳指示慕。電壓蕉比較般器的滋特點(diǎn)輸入想模擬活量，子輸出趨數(shù)字沃量。死實(shí)現(xiàn)榆模擬寧量與碌數(shù)字遇量間洗的轉(zhuǎn)饑換。6.錫4.罷1霜電壓精比較熊器的至作用電壓技比較孫器工寶作原揀理可知量，只無(wú)要開(kāi)戒環(huán)Avd很大插，則v+、v-間的閱微小匪差值愉，即諷可使饞運(yùn)放歌輸出瓦工作搏在飽丑和狀繳態(tài)。由v+>v-時(shí)，vO=Vom斬ax(正著飽和粥值)v+<v-時(shí)，vO=Vom吐in(負(fù)掃飽和宮值)v+=v-時(shí)，邏輯躍狀態(tài)格轉(zhuǎn)換因此第雪6松章翠集成快運(yùn)算朽放大參器及揀其應(yīng)遇用電護(hù)路理想關(guān)比較恥特性-+AvOvIVREFvIvOVREFVomaxVominOvI<VRE諷F時(shí)，vO=Vom仆axvI>VRE典F時(shí)，vO=Vom梅invI=VRE歷F時(shí)，邏輯漂狀態(tài)留轉(zhuǎn)換理想匹特性vIvOVREFVomaxVominO實(shí)際夏比較且特性實(shí)際姜特性vI<VRE妄F-Vom讓ax/Avd時(shí)，vO=Vom腸axvI>VRE額F-Vom善in/Avd時(shí)，vO=Vom嶄in注：Avd越大睜，比盈較特減性越軋接近守理想凡特性達(dá)，VRE遭F作為漆門限糖值的比較再精度綿越高手。第繡6掛章計(jì)集成糠運(yùn)算認(rèn)放大踐器及壟其應(yīng)氏用電奧路6.粒4.挎1脊具有臺(tái)不同井比較石特性濫的電規(guī)壓比須較器單限露電壓馳比較今器特點(diǎn)收：運(yùn)謹(jǐn)放開(kāi)辭環(huán)工媽作。過(guò)零著比較柏器-+AvOvI+-R1D1D2RR(VRE結(jié)F=咐0)R1限流險(xiǎn)電阻賣，與仰D1、D2共同豬構(gòu)成熄電平嘉變換治電路辨。VOH=VZ+VD(on)VOL=-(VZ+VD(on))vIvOVOHVOLO比較特性tvOOtvIO第制6藍(lán)章信集成傾運(yùn)算然放大腫器及羅其應(yīng)甲用電憑路單限尸比較監(jiān)器-+AvOvI+-R3D1D2R1//R2VREFR1R2i1i2分析倚方法軌：1)令v-=v+，求出辜的輸徐入電節(jié)壓vI即門漠限電肉平。2)分別融分析vI大于呈門限指、小刻于門事限時(shí)毒的輸?shù)醭鰒O電平潑。令得門限電平即v+<v-若則vO=VOL即v+>v-若則vO=VOH比較特性vIvOVOHVOLVREFR2R1-第粘6段章走集成梁運(yùn)算斑放大懲器及較其應(yīng)班用電萬(wàn)路單限勢(shì)比較沉器優(yōu)械點(diǎn)：電路慕結(jié)構(gòu)教簡(jiǎn)單字，可耍不計(jì)叛有限KCM畝R的影閘響。單限位比較鞭器缺再點(diǎn)：電路線抗干詳擾能峰力差鄰。例如柄：過(guò)鋼零比移較器弦，當(dāng)尖門限灘電平博附近護(hù)出現(xiàn)鮮干擾浴信號(hào)省時(shí)，低輸出懸會(huì)出版現(xiàn)誤編操作掠。tvOOvItO第乏6京章隱集成常運(yùn)算習(xí)放大丘器及欲其應(yīng)最用電姨路遲滯貧比較域器(施密冬特觸卷發(fā)器)-+AvOvI+-R3D1D2RVREFR1R2特點(diǎn)正反饋電路具有雙門限令得門慌限電斜平：反相習(xí)輸入怠遲滯號(hào)比較葬器遲滯皺寬度牲：vIvOVOHO比較特性VOLVILVIH第窮6蜘章黑集成妄運(yùn)算蔑放大約器及吊其應(yīng)顯用電搬路-+AvOvI+-R3D1D2RVREFR1R2令得門錘限電夠平：同相書輸入減遲滯魔比較嶄器遲滯膜寬度朋：vIvOVOHO比較特性VOLVILVIH將反山相遲忌滯比后較器抵中的vI與VRE振F交換纏，即趨得同晌相輸企入遲運(yùn)滯比日較器俯。第快6明章龍集成胸運(yùn)算子放大病器及駝其應(yīng)凱用電款路遲滯平比較詳器優(yōu)肝點(diǎn)：電路偷抗干曠擾能免力強(qiáng)。例：嫩反相貸輸入?yún)栠t滯鳳比較瓶器的撒比較泊特性盒如圖緊示，頑在