1、第六章：模擬集成電路及其第六章：模擬集成電路及其應(yīng)用應(yīng)用鄧鄧 鋼鋼內(nèi)容提要內(nèi)容提要介紹集成運(yùn)算放大器的組成、介紹集成運(yùn)算放大器的組成、工作原理、主要性能指標(biāo)、特工作原理、主要性能指標(biāo)、特性參數(shù)性參數(shù)介紹集成運(yùn)放的基本應(yīng)用電路及介紹集成運(yùn)放的基本應(yīng)用電路及分析方法分析方法集成運(yùn)放的模擬運(yùn)算電路集成運(yùn)放的模擬運(yùn)算電路電壓比較器電壓比較器模擬乘法器的原理及應(yīng)用模擬乘法器的原理及應(yīng)用集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器(Operational (Operational Amplifier)Amplifier)，簡稱集成運(yùn)放，是由多，簡稱集成運(yùn)放，是由多級直接耦合放大電路

2、組成的高增益模級直接耦合放大電路組成的高增益模擬集成電路擬集成電路特點(diǎn)：特點(diǎn)：增益高增益高輸入電阻大、輸出電阻低輸入電阻大、輸出電阻低共模抑制比高共模抑制比高失調(diào)與漂移小失調(diào)與漂移小輸入電壓為零時(shí)輸出電壓也為零輸入電壓為零時(shí)輸出電壓也為零適用于正、負(fù)兩種極性的輸入和輸出適用于正、負(fù)兩種極性的輸入和輸出信號信號集成運(yùn)算放大器的組成集成運(yùn)算放大器的組成uA741uA741的原理電路的原理電路uA741uA741的外部連接的外部連接2 2、3 3引腳分別為反引腳分別為反相和同相輸入端相和同相輸入端6 6腳為輸出端腳為輸出端7 7、4 4腳分別接正、腳分別接正、負(fù)直流電源負(fù)直流電源1 1、5 5腳之間

3、接調(diào)零腳之間接調(diào)零電位器電位器集成運(yùn)放的符號及輸入、輸出信號集成運(yùn)放的符號及輸入、輸出信號集成運(yùn)放有兩個(gè)集成運(yùn)放有兩個(gè)輸入端，一個(gè)輸輸入端，一個(gè)輸出端出端分別為反相輸入分別為反相輸入端與同相輸入端端與同相輸入端運(yùn)放兩輸入端所加信號電壓之差運(yùn)放兩輸入端所加信號電壓之差 即為差模輸入電壓。假定運(yùn)放的共模即為差模輸入電壓。假定運(yùn)放的共模抑制比極高，其共模輸出可以忽略，抑制比極高，其共模輸出可以忽略，則運(yùn)放的輸出與輸入函數(shù)關(guān)系可以表則運(yùn)放的輸出與輸入函數(shù)關(guān)系可以表示為示為 。其中。其中 ，為，為集成運(yùn)放的開環(huán)差模電壓增益集成運(yùn)放的開環(huán)差模電壓增益NPvv()OvDPNvAvv0vDA集成運(yùn)算放大器的傳

4、輸特性集成運(yùn)算放大器的傳輸特性靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)加入差模輸加入差模輸入電壓入電壓 后后IDv輸入電壓輸入電壓 增加到一定增加到一定程度后程度后IDv故運(yùn)放的傳故運(yùn)放的傳輸特性大體輸特性大體上可分為線上可分為線性區(qū)與飽和性區(qū)與飽和區(qū)區(qū)理想集成運(yùn)放的技術(shù)參數(shù)理想集成運(yùn)放的技術(shù)參數(shù)理想運(yùn)放是指分理想運(yùn)放是指分析集成運(yùn)放時(shí)將析集成運(yùn)放時(shí)將各種參數(shù)理想化各種參數(shù)理想化此時(shí)的技術(shù)參數(shù)有：此時(shí)的技術(shù)參數(shù)有：00000vdidoCMRIOIOIBARRKVII 輸入失調(diào)的溫漂實(shí)際的集成運(yùn)放無實(shí)際的集成運(yùn)放無法達(dá)到理想指標(biāo)，法達(dá)到理想指標(biāo)，但隨著工藝的改進(jìn)，但隨著工藝的改進(jìn)，可在工程計(jì)算的簡可在工程計(jì)算的簡化分析時(shí)將

5、實(shí)際運(yùn)化分析時(shí)將實(shí)際運(yùn)放視為理想運(yùn)放進(jìn)放視為理想運(yùn)放進(jìn)行近似估算行近似估算理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)理想集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的特點(diǎn)集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，輸入電壓集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，輸入電壓與運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電壓間存在線性與運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電壓間存在線性關(guān)系關(guān)系一般情況下，運(yùn)放一般情況下，運(yùn)放在線性區(qū)工作時(shí)都在線性區(qū)工作時(shí)都加有較深的負(fù)反饋。加有較深的負(fù)反饋。此時(shí)，亦可以使用此時(shí)，亦可以使用虛短路和虛開路的虛短路和虛開路的分析方法，即：分析方法，即：差模輸入電壓為差模輸入電壓為零零差模輸入電流為差模輸入電流為零零( (一一) )輸入失調(diào)參數(shù)輸入失調(diào)參數(shù)輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓IOV

6、輸入偏置電流輸入偏置電流IBI輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IOI輸入失調(diào)電壓的溫漂輸入失調(diào)電壓的溫漂/IOdVdT輸入失調(diào)電流的溫漂輸入失調(diào)電流的溫漂/IOdIdT差模特性參數(shù)差模特性參數(shù)最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓maxIDV最大輸出電流最大輸出電流maxOI開環(huán)差模電壓增益開環(huán)差模電壓增益vDA開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BW( )BW( )Hf單位增益帶寬單位增益帶寬GBW( (二二) )共模特性參數(shù)共模特性參數(shù)共模抑制比共模抑制比CMRK最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓maxICV共模電壓增益共模電壓增益vcA大信號動態(tài)特性大信號動態(tài)特性轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率( (擺率擺率) )RS全功率帶寬全功率帶寬

7、PBW靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗DP電源電壓抑制比電源電壓抑制比SVRK輸出電阻、最大輸出電壓輸出電阻、最大輸出電壓電源特性及其他參數(shù)電源特性及其他參數(shù)MC14573 CMC14573 CMOSMOS集成運(yùn)算放大器及特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器及特點(diǎn)P P溝道溝道T T3 3-T-T4 4為差為差分輸入級分輸入級N N溝道溝道T T5 5-T-T6 6為有為有源負(fù)載源負(fù)載P P溝道溝道T T1 1、T T2 2、T T7 7為多路電流源為多路電流源T T8 8、T T7 7為有源負(fù)為有源負(fù)載共源放大電路載共源放大電路輸入級和第二級輸入級和第二級具有高增益；輸具有高增益；輸出電阻較大出電阻較大器件互補(bǔ)的電平移動功能

8、器件互補(bǔ)的電平移動功能易于消除襯底調(diào)制效應(yīng)易于消除襯底調(diào)制效應(yīng)缺點(diǎn)：工藝較復(fù)雜，占用芯片面積較大缺點(diǎn)：工藝較復(fù)雜，占用芯片面積較大CMOSCMOS電路的優(yōu)點(diǎn)：電路的優(yōu)點(diǎn)：其他集成運(yùn)算放大器其他集成運(yùn)算放大器原理圖及分析略，請自行參照課原理圖及分析略，請自行參照課本的說明學(xué)習(xí)其電路圖本的說明學(xué)習(xí)其電路圖超高精度單片集成運(yùn)算放大器超高精度單片集成運(yùn)算放大器OP177OP177高速寬帶集成運(yùn)算放大器高速寬帶集成運(yùn)算放大器LT1226LT1226Bi_FETBi_FET單片集成運(yùn)算放大器單片集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)放的線性應(yīng)用集成運(yùn)放的線性應(yīng)用( (一一) )運(yùn)放線性應(yīng)用時(shí)，運(yùn)放線性應(yīng)用時(shí)，工作在傳輸特性

9、的工作在傳輸特性的線性區(qū)，此時(shí)其差線性區(qū)，此時(shí)其差模輸入電壓極小模輸入電壓極小應(yīng)以集成運(yùn)放作為應(yīng)以集成運(yùn)放作為基本放大電路配合基本放大電路配合外部反饋網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)外部反饋網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成深度負(fù)反饋放大成深度負(fù)反饋放大電路電路深度負(fù)反饋使運(yùn)放的凈輸入趨近于零深度負(fù)反饋使運(yùn)放的凈輸入趨近于零是保證運(yùn)放工作于線性狀態(tài)的關(guān)鍵是保證運(yùn)放工作于線性狀態(tài)的關(guān)鍵集成運(yùn)放的線性應(yīng)用集成運(yùn)放的線性應(yīng)用( (二二) )由于深度負(fù)反饋使運(yùn)放的凈輸入近由于深度負(fù)反饋使運(yùn)放的凈輸入近似為零，有：似為零，有：虛短路虛短路：運(yùn)放兩輸入端的差模輸入電：運(yùn)放兩輸入端的差模輸入電壓近似于零，即壓近似于零，即 。此時(shí)運(yùn)放兩。此時(shí)運(yùn)放兩輸入端可

10、近似看成等電位，但不是真輸入端可近似看成等電位，但不是真正的短路正的短路PNvv虛斷路虛斷路：運(yùn)放兩輸入端的輸入電流近：運(yùn)放兩輸入端的輸入電流近似為零，即似為零，即 。此時(shí)運(yùn)放兩輸。此時(shí)運(yùn)放兩輸入端可視為不取電流，但不是斷開入端可視為不取電流，但不是斷開0PNii虛短路與虛開路虛短路與虛開路同時(shí)存在同時(shí)存在，并且可，并且可寫成寫成,0PNPNvvii集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用集成運(yùn)放的非線性應(yīng)用運(yùn)放的差模輸入運(yùn)放的差模輸入電壓較大，工作電壓較大，工作在傳輸特性的限在傳輸特性的限幅區(qū)，輸出電壓幅區(qū)，輸出電壓為為 或或 ，輸入、，輸入、輸出之間成非線輸出之間成非線性關(guān)系性關(guān)系OHVOLV從電路角度看，集

11、成運(yùn)放處于從電路角度看，集成運(yùn)放處于無反無反饋饋( (開環(huán)開環(huán)) )或正反饋或正反饋的工作狀態(tài)，如的工作狀態(tài)，如電壓比較器電壓比較器基本反相輸入放大電路基本反相輸入放大電路電路結(jié)構(gòu)說明電路結(jié)構(gòu)說明只要只要 不是十分不是十分大，必滿足深負(fù)大，必滿足深負(fù)反饋的條件反饋的條件FR00NPNPiivv11,OIFFvviiRR 1Fii又 1OFvfIvRAvR 特點(diǎn)：特點(diǎn)：深負(fù)反饋下的輸入電阻深負(fù)反饋下的輸入電阻 輸出電阻輸出電阻10,ififRRR0ofR反相輸入端為反相輸入端為虛地點(diǎn)虛地點(diǎn)無共模輸入信號，對共模抑制比無特?zé)o共模輸入信號，對共模抑制比無特殊要求殊要求直流直流平衡平衡電阻的原理電阻的

12、原理靜止條件下：靜止條件下：1(/)NNFvIRR 1/FRRR0IOvv兩個(gè)輸入端偏兩個(gè)輸入端偏流所產(chǎn)生的電流所產(chǎn)生的電壓：壓：PPvI R 設(shè)溫度變化設(shè)溫度變化時(shí)的偏流變時(shí)的偏流變化相等化相等輸出端沒有因溫輸出端沒有因溫度變化而產(chǎn)生的度變化而產(chǎn)生的溫漂。且輸入級溫漂。且輸入級偏流的影響也相偏流的影響也相互抵消互抵消T T型反饋網(wǎng)絡(luò)的原理型反饋網(wǎng)絡(luò)的原理求電壓放大倍求電壓放大倍數(shù)和輸入電阻數(shù)和輸入電阻電壓并聯(lián)負(fù)反電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路饋電路12ii虛斷：虛斷：NPvv虛地：虛地：1121Ivi Ri R2233Ovi Ri R 324iii2244Mvi Ri R 4224/ii RR22323

13、4/OviRRR RR 232341vfR RRRRAR 1ifRR51/ /( 23/ / 4)RRRRRT T型反饋網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)型反饋網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)在阻值不致太高在阻值不致太高的情況下，可同的情況下，可同時(shí)獲得較高的電時(shí)獲得較高的電壓放大倍數(shù)和較壓放大倍數(shù)和較高的輸入電阻高的輸入電阻但由于但由于R R4 4的引入的引入使反饋系數(shù)減小，使反饋系數(shù)減小，所以為保證足夠所以為保證足夠的反饋深度，應(yīng)的反饋深度，應(yīng)選用開環(huán)增益更選用開環(huán)增益更大的運(yùn)放大的運(yùn)放基本同相輸入放大電路基本同相輸入放大電路電路結(jié)構(gòu)說明電路結(jié)構(gòu)說明NPIvvv11,NONFFvvviiRR 1Fii又11OFvfIvRAvR又稱為同

14、相放大電又稱為同相放大電路或同相比例運(yùn)算路或同相比例運(yùn)算電路電路特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸入電阻很高，輸出電阻輸入電阻很高，輸出電阻0ofR電路電路不存在不存在虛地點(diǎn)，集成運(yùn)放有共模虛地點(diǎn)，集成運(yùn)放有共模輸入電壓且與輸入電壓相同，因而對輸入電壓且與輸入電壓相同，因而對運(yùn)放的共模抑制比有較高要求運(yùn)放的共模抑制比有較高要求幾種常用的同相放大電路幾種常用的同相放大電路32311FOIRRvvRRR輸入端接有分壓電輸入端接有分壓電阻的同相放大電路阻的同相放大電路231/FRRRR電壓跟隨器電壓跟隨器同反相運(yùn)算電路同反相運(yùn)算電路- -總結(jié)總結(jié)反相輸入反相輸入ifR同相輸入同相輸入電路電路組成組成vfAoR性能性能特

15、點(diǎn)特點(diǎn)1/FRRR1/FRRR1FvfRAR 11FvfRAR 1ifRR高低低低低反相比例運(yùn)算反相比例運(yùn)算電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)虛地虛地輸入輸出電阻輸入輸出電阻同相比例運(yùn)算同相比例運(yùn)算電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)無虛地，共模無虛地，共模輸入輸出電阻輸入輸出電阻加法運(yùn)算電路加法運(yùn)算電路- -反相加法電路反相加法電路0,0NNvi電路結(jié)構(gòu)說明電路結(jié)構(gòu)說明N N為虛地點(diǎn)為虛地點(diǎn)12121212OIIFFOIIFvvvRRvvvRRRRR 12121()/OIIFif RRvvvRR 故電路具有反故電路具有反相相加的功能相相加的功能本電路中改變電阻本電路中改變電阻 ( (或或 ) )并不影響并不影響其它輸入電壓與輸出

16、電壓的比例關(guān)系其它輸入電壓與輸出電壓的比例關(guān)系1R2R12/FRRR加法運(yùn)算電路加法運(yùn)算電路- -同相加法電路同相加法電路11FOPRvvR電路結(jié)構(gòu)說明電路結(jié)構(gòu)說明12IPIPPabvvvvvRRR12/IIPpabpabvvvRRRRRRR1211FIIOpabRvvvRRRR若直流電阻平衡，若直流電阻平衡，則可進(jìn)一步簡化則可進(jìn)一步簡化缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：各輸入信號間各輸入信號間相互影響，估算相互影響，估算和調(diào)節(jié)麻煩和調(diào)節(jié)麻煩輸入端的共模輸入端的共模電壓較高電壓較高減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路- -差分輸入減法電路差分輸入減法電路電路結(jié)構(gòu)說明電路結(jié)構(gòu)說明應(yīng)用疊加定理及應(yīng)用疊加定理及對同相輸入及反對同相輸

17、入及反相輸入放大電路相輸入放大電路的分析方法進(jìn)行的分析方法進(jìn)行分析分析32111231FFOIIRRRvvvRRRR 123121(,)()FFOIIRif RR RRvvvR減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路- -兩級運(yùn)放構(gòu)成的高輸入阻抗減法電路兩級運(yùn)放構(gòu)成的高輸入阻抗減法電路11111FOIRvvR2212133111FFFOIIRRRvvvRRR1213(,)FFif RRRR22131()FOIIRvvvR減法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路- -反相求和減法電路反相求和減法電路電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)說明說明兩級的輸兩級的輸入與輸出入與輸出關(guān)系可以關(guān)系可以分開計(jì)算分開計(jì)算的原因的原因1111212FFOIIRRv

18、vvRR 311224125IFIIOFvRvvvRRRRR41()Fif RR3122125IIIOFvvvvRRRR例例1 1當(dāng)當(dāng)R R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4相等相等時(shí)，求輸出時(shí)，求輸出信號表達(dá)式信號表達(dá)式1122,oioivvvv465/oovv RR 1265/oiiovvvv RR 12556/()oiivvv RRR 例例2 2：三運(yùn)算電路：三運(yùn)算電路- -分析方法分析方法由虛短路及虛開路可得：由虛短路及虛開路可得：12122ooabIIWWWvvvvvvRRRR2211()OooRvvvR22112()WOiiWRRRvvvRRR R1 1、R R2 2

19、必須必須采用高精度采用高精度電阻，且要電阻，且要精確匹配精確匹配例例2 2：三運(yùn)算電路：三運(yùn)算電路- -特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用是差動放大器，放大倍數(shù)可調(diào)是差動放大器，放大倍數(shù)可調(diào)由于輸入均在同相端，因而輸入電阻由于輸入均在同相端，因而輸入電阻高高例：溫度測量電路例：溫度測量電路例例3 3基本積分電路基本積分電路( (一一) )電路結(jié)構(gòu)說明電路結(jié)構(gòu)說明0,0NNviCOIRdvdvvICCRdtdt 001( )( )tOIOtvv t dtvtRC ( )1( )( )oviV sA sV ssRC若使用傳輸若使用傳輸函數(shù)表示：函數(shù)表示：1oviVAVj RCiRR輸入電阻：輸入電阻：基本積分電

20、路基本積分電路( (二二) )要保持正常的積要保持正常的積分關(guān)系，對積分分關(guān)系，對積分時(shí)間應(yīng)有所限制時(shí)間應(yīng)有所限制利用積分電路，把方波電利用積分電路，把方波電壓變換為三角波電壓壓變換為三角波電壓若輸入信號移相半周期？若輸入信號移相半周期？同相輸入積分電路同相輸入積分電路1( )( )CCVsIssC可使用拉式變可使用拉式變換進(jìn)行分析換進(jìn)行分析( )( )( )iPiV sVsI sR( )( )( )oPfV sVsIsR( )( )( )ifPI sIsVs sC( )( )( )2oPNV sVsVs2( )( )oiV sV ssRC2( )( )oiv tv t dtRC要求正反饋恰要

21、求正反饋恰到好處到好處微分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路電路結(jié)構(gòu)說明電路結(jié)構(gòu)說明根據(jù)虛地與虛斷的根據(jù)虛地與虛斷的概念可得：概念可得：IOFCdvvRiRiRCdt 上圖存在的問題：上圖存在的問題：可能引起自激振蕩可能引起自激振蕩 突變時(shí)可能使電突變時(shí)可能使電路不能正常工作路不能正常工作Iv基本對數(shù)運(yùn)算電路基本對數(shù)運(yùn)算電路利用半導(dǎo)體利用半導(dǎo)體PNPN結(jié)的結(jié)的指數(shù)型伏安特性，指數(shù)型伏安特性，可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)運(yùn)算lnlnIOTTESvvVVIR 電路結(jié)構(gòu)說明電路結(jié)構(gòu)說明由虛短路、虛開由虛短路、虛開路可得：路可得：輸出電壓幅度不能輸出電壓幅度不能超過超過0.7V0.7V，且要求，且要求輸入電壓為正，

22、以輸入電壓為正，以保證晶體管處于導(dǎo)保證晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)通狀態(tài)受溫度影響很大受溫度影響很大指數(shù)運(yùn)算電路指數(shù)運(yùn)算電路電路結(jié)構(gòu)說電路結(jié)構(gòu)說明明/BETvVOEESFviIeiR /BETITvVvVOESESvRIeRIe 故該電路可故該電路可以實(shí)現(xiàn)反對以實(shí)現(xiàn)反對數(shù)運(yùn)算數(shù)運(yùn)算為了消除溫為了消除溫度對運(yùn)算精度對運(yùn)算精度的影響，度的影響，也需要進(jìn)行也需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償利用指數(shù)、對數(shù)電路構(gòu)成其他運(yùn)算利用指數(shù)、對數(shù)電路構(gòu)成其他運(yùn)算還可利用以上電路實(shí)現(xiàn)模還可利用以上電路實(shí)現(xiàn)模擬信號的乘方、開方等運(yùn)擬信號的乘方、開方等運(yùn)算，請自行思考實(shí)現(xiàn)方式算，請自行思考實(shí)現(xiàn)方式總結(jié)：對運(yùn)算電路的基本要求總結(jié)：對運(yùn)算電

23、路的基本要求熟記反相放大、同相放大熟記反相放大、同相放大( (含電壓含電壓跟隨器跟隨器) )、加減法、微分、積分等、加減法、微分、積分等幾種基本運(yùn)算電路的電路圖及傳輸幾種基本運(yùn)算電路的電路圖及傳輸特性公式特性公式會對以上基本運(yùn)算電路級聯(lián)后的會對以上基本運(yùn)算電路級聯(lián)后的輸出進(jìn)行計(jì)算并繪制相應(yīng)時(shí)域波形輸出進(jìn)行計(jì)算并繪制相應(yīng)時(shí)域波形圖，圖，必須考慮輸出限幅必須考慮輸出限幅會用會用“虛短虛短”、“虛斷虛斷”概念分概念分析給定非標(biāo)準(zhǔn)電路的放大倍數(shù)、輸析給定非標(biāo)準(zhǔn)電路的放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、輸入輸出的表入電阻、輸出電阻、輸入輸出的表達(dá)式等達(dá)式等模擬乘法器簡介模擬乘法器簡介oxyvkv v：乘積系數(shù)

24、：乘積系數(shù)k理想乘法器的條件：理想乘法器的條件：輸入阻抗無窮大輸入阻抗無窮大輸出阻抗為零輸出阻抗為零乘積系數(shù)為常數(shù)乘積系數(shù)為常數(shù)有一個(gè)輸入為零有一個(gè)輸入為零時(shí)輸出為零，且無時(shí)輸出為零，且無失調(diào)電壓、電流失調(diào)電壓、電流按照允許輸入信號按照允許輸入信號的極性，模擬乘法的極性，模擬乘法器有單象限、二象器有單象限、二象限和四象限之分限和四象限之分變跨導(dǎo)二象限乘法器的工作原理變跨導(dǎo)二象限乘法器的工作原理( (一一) )變跨導(dǎo)型模擬乘法器利用輸入電壓控變跨導(dǎo)型模擬乘法器利用輸入電壓控制差放差分管的發(fā)射極電路，使之跨制差放差分管的發(fā)射極電路，使之跨導(dǎo)作相應(yīng)的變化，從而達(dá)到與輸入差導(dǎo)作相應(yīng)的變化，從而達(dá)到與輸

25、入差模信號相乘的目的模信號相乘的目的122xoccEETviiiIthV2xoCEETvvR IthV(2),2xxToCEETvif vVvR IV變跨導(dǎo)二象限乘法器的工作原理變跨導(dǎo)二象限乘法器的工作原理( (二二) )(2),2xxToCEETvif vVvR IV33yBECEEEvviIR33(),/yBECEEyEif vviIvR2CoxyTERvv vV R 可正可負(fù)，但可正可負(fù)，但 必必須大于零，故左圖為須大于零，故左圖為二象限模擬乘法器二象限模擬乘法器xvyv變跨導(dǎo)二象限乘法器的工作原理變跨導(dǎo)二象限乘法器的工作原理( (三三) ) 的值必須小于的值必須小于xv2Tv左圖電路缺

26、點(diǎn)：左圖電路缺點(diǎn)： 的值越小，運(yùn)算的值越小，運(yùn)算誤差越大誤差越大yv 與與 有關(guān)，即受有關(guān)，即受溫度變化的影響溫度變化的影響ovTV電路只能工作在二電路只能工作在二象限象限2CoxyTERvv vV R雙平衡四象限變跨導(dǎo)乘法器雙平衡四象限變跨導(dǎo)乘法器( (一一) )1252xTviii thV電路結(jié)構(gòu)說電路結(jié)構(gòu)說明明4362xTviii thV562yTviiIthV1213421243()()()()ooiiiiiiiiii雙平衡四象限變跨導(dǎo)乘法器雙平衡四象限變跨導(dǎo)乘法器( (二二) )1256()222xooTyxTTviiii thVvvIththVV12214ooxyTiiv vV12

27、2()4oooCCxyTxyviiRIRv vVkv v (22)xTyTif vVvV雙平衡四象限變跨導(dǎo)乘法器雙平衡四象限變跨導(dǎo)乘法器( (三三) )可通過上圖將可通過上圖將左圖的雙端輸左圖的雙端輸出轉(zhuǎn)變?yōu)閱味顺鲛D(zhuǎn)變?yōu)閱味溯敵觯朔e系輸出，乘積系數(shù)可通過反饋數(shù)可通過反饋電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)該電路的輸入該電路的輸入信號最大值仍信號最大值仍然受限然受限模擬乘法器的應(yīng)用模擬乘法器的應(yīng)用- -乘方運(yùn)算電路乘方運(yùn)算電路模擬乘法器的應(yīng)用模擬乘法器的應(yīng)用- -除法運(yùn)算電路除法運(yùn)算電路左圖中，左圖中， 與與 必須是同相的，必須是同相的，從而才能引入負(fù)從而才能引入負(fù)反饋，使得電路反饋，使得電路正常工作正常

28、工作ovov利用深負(fù)反饋條利用深負(fù)反饋條件下的虛短路與件下的虛短路與虛開路，可得：虛開路，可得：2112IoIRvvkR v 由于由于 的極性受限的極性受限制，故該電路為二制，故該電路為二象限除法運(yùn)算電路象限除法運(yùn)算電路2Iv模擬乘法器的應(yīng)用模擬乘法器的應(yīng)用- -開方運(yùn)算電路開方運(yùn)算電路21(0,0)oIIRvvkRkv2321oIRvvk R模擬乘法器的應(yīng)用模擬乘法器的應(yīng)用- -例例1241120OOOvvvRRR2222121()OIIRvvvR222121OIIRvvvR 221122243,OIOIOOOvkvvkvvvkv 電壓比較器的基本特性電壓比較器的基本特性電壓比較器電壓比較器

29、( (簡稱比較器簡稱比較器) )的功能是比的功能是比較兩個(gè)輸入電壓的大小，據(jù)此決定其較兩個(gè)輸入電壓的大小，據(jù)此決定其輸出是高電平還是低電平輸出是高電平還是低電平電壓比較器的輸入為模擬量，輸出為數(shù)字電壓比較器的輸入為模擬量，輸出為數(shù)字量，實(shí)際上是一位量，實(shí)際上是一位A/DA/D轉(zhuǎn)換器，可作為模轉(zhuǎn)換器，可作為模擬電路與數(shù)字電路之間的接口電路擬電路與數(shù)字電路之間的接口電路工作于開環(huán)或正反饋下的集成運(yùn)放具有比工作于開環(huán)或正反饋下的集成運(yùn)放具有比較功能，也可采用單片集成電壓比較器較功能，也可采用單片集成電壓比較器電壓比較器的兩個(gè)重要參數(shù)電壓比較器的兩個(gè)重要參數(shù)( (一一) )線性區(qū)邊緣所對應(yīng)的線性區(qū)邊緣

30、所對應(yīng)的兩個(gè)輸入電壓值的差兩個(gè)輸入電壓值的差值值 即為比較器的即為比較器的靈靈敏度敏度IV 越小，靈敏度越高越小，靈敏度越高IV靈敏度標(biāo)志著比較器靈敏度標(biāo)志著比較器對輸入信號電壓的分對輸入信號電壓的分辨能力。為提高靈敏辨能力。為提高靈敏度，應(yīng)選擇開環(huán)增益度，應(yīng)選擇開環(huán)增益大、失調(diào)與溫漂小的大、失調(diào)與溫漂小的集成運(yùn)放或集成比較集成運(yùn)放或集成比較器構(gòu)成電壓比較器器構(gòu)成電壓比較器電壓比較器的兩個(gè)重要參數(shù)電壓比較器的兩個(gè)重要參數(shù)( (二二) )右圖中右圖中 稱為比較器的稱為比較器的響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間t 越小響應(yīng)速度越快越小響應(yīng)速度越快t提高響應(yīng)速度的方法：提高響應(yīng)速度的方法：運(yùn)放不加相位補(bǔ)償電運(yùn)放不加相

31、位補(bǔ)償電容也可提高響應(yīng)速度容也可提高響應(yīng)速度比較器的輸出限幅電路比較器的輸出限幅電路通過在比較器的輸出端加一個(gè)由穩(wěn)通過在比較器的輸出端加一個(gè)由穩(wěn)壓管構(gòu)成的限幅電路，形成較穩(wěn)定、壓管構(gòu)成的限幅電路，形成較穩(wěn)定、精確的輸出電平精確的輸出電平若要求比較器輸出高、低電平的絕若要求比較器輸出高、低電平的絕對值不等，則可選用兩只特性不同的對值不等，則可選用兩只特性不同的穩(wěn)壓管反向串聯(lián)使用穩(wěn)壓管反向串聯(lián)使用分析電壓比較器電壓傳輸特性的要素分析電壓比較器電壓傳輸特性的要素電壓比較器的輸入電壓為模擬信電壓比較器的輸入電壓為模擬信號，輸出電壓只有兩種可能狀態(tài)。號，輸出電壓只有兩種可能狀態(tài)。使輸出電壓發(fā)生跳變的輸入

32、電壓使輸出電壓發(fā)生跳變的輸入電壓稱為稱為閾值電壓閾值電壓，或轉(zhuǎn)折電壓，或轉(zhuǎn)折電壓為了正確畫出電壓傳輸特性，必為了正確畫出電壓傳輸特性，必須求出以下三個(gè)要素：須求出以下三個(gè)要素：輸出電壓高、低電平數(shù)值輸出電壓高、低電平數(shù)值閾值電壓的數(shù)值閾值電壓的數(shù)值輸入電壓變化且經(jīng)過閾值電壓時(shí)輸入電壓變化且經(jīng)過閾值電壓時(shí)輸出電壓躍變的方向輸出電壓躍變的方向過零電壓比較器過零電壓比較器將信號與零電平將信號與零電平進(jìn)行比較的比較進(jìn)行比較的比較器為過零比較器器為過零比較器若輸入若輸入信號為信號為正弦波，正弦波，則其輸則其輸出為方出為方波波精密全波整流器精密全波整流器一般單限電壓比較器一般單限電壓比較器只有一個(gè)門限電平的比較器，當(dāng)輸入電壓只有一個(gè)門限電平的比較器，當(dāng)輸入電壓等于此門限電平時(shí)，輸出端的狀態(tài)立即發(fā)等于此門限電平時(shí)，輸出端的狀態(tài)立即發(fā)生跳變?？捎糜跈z測輸入的模擬信號是否生跳變?？捎糜跈z測輸入的模擬信號是否達(dá)到某一給定電平達(dá)到某一給定電平2112120NIREFRRvVVRRRR12TIREFRVvVR 滯回電壓比較器滯回電壓比較器( (一一) )電路結(jié)構(gòu)說明電路結(jié)構(gòu)說明223/()vFRRR輸出限幅電路輸出限幅電路323232PREFORRvVvRRRR3213232()thREFZDRRVVVVRRRR3223232()