第2章_模拟集成电路的线性应用.ppt

集成电路原理及应用 山东理工大学电气与电子工程学院 第2章 模拟集成电路的线性应用 `2.0 集成运放的传输特性及应用领域 能够放大非常微弱的信号； 能方便地将闭环增益由100调至2000； 几乎可以完美地跟踪及有效地消除闭环增益随温度的变化； 有极好的共模抑制比、电源电压抑制比、增益线性度以及非常低的输入失调电压、失调电压温漂和输入噪声电压等特性； 采用16脚陶瓷密封双列直插式封装。 失调电压：20?V； 失调电压漂移：0.3?V/?C； 失调电流：0.05nA； 失调电流漂移：1.0pA/?C； 开环增益：5×108； 单位增益带宽：3MHz； 转换速率（单位增益）：2.5V/?s。 本章结束 (1)误差检测和记忆期 当开关S1、S4 打开，S2、S3 接通时 图2-5-4 HA2900型运放误差检测和记忆期的原理图 A2的输出电压为 存贮电容C1上的电压是运放A3的输出电压 C1上的电压为 可见C1上存贮了与三项误差电压有关的电压。 在对输入信号放大时，可用于校正零位输出电压。 (2)校零和信号放大器 当S2、S3 打开，S1、S4 接通时, 图2-5-5 HA2900型运放校零和信号放大期的原理图 A2的输出电压 ? - Ad2Ui -Uos3 存贮电容C2上的电压为 若 Uos3 =Uos4 , 则 Uc2 = -Ad4 Ad2Ui = Ad4(-Ui Ad2 - Uos3 + Uos4) 主放大器A1的输出电压为 由于C2 的存贮作用，主放大器的输出电压仍然保持着刚刚完成校零和信号放大期的输出电压值，一直到进入下一个校零和信号放大期之前。在开关控制器地控制下不断重复两个工作期的工作过程。 2.2.2 UOS、IB及其漂移对积分电路的影响 输出电压为 积分电容C值越小，产生的误差越大；C值越大，误差越小。 图2-2-6 考虑了Uos、IB的 积分电路 2.2.3 集成运放的增益和带宽对积分电路影响 集成运放的开环频率特性为 T0—是集成运放的时间常数 A0—是低频增益 当A01, RCT0时， 理想积分电路在实轴上仅有一个位于原点的极点， 增益和带宽为有限值积分电路在实轴上有两个极点。 实际积分器在低频范围内，因集成运放开环增益是有限值；在高频范围内，因带宽又是有限值，所以都是不理想情况。 积分电路的传输函数为 图2-2-8 积分电路的瞬态响应 实用中，为获得理想积分特性，积分响应在远小于RC时间内结束或者输出电压的幅度远小于极限值。 图2-2-7 积分电路的频率特性 2.2.4 积分电路的保持误差 产生保持误差的原因是：集成运放和积分电容某些特性。如 ①开环增益的不稳定，会使积分电路固定输出电压产生波动； 影响保持误差的主要因素是积分电容，所以要根据实际应用的需要很好选择和处理好积分电容。 图2-2-9 积分电路的保持误差 ②有限值A0和输入电阻产生的泄漏电流使积分电容器电压泄放； ③电压和电流的漂移。 2.2.5 几种典型的积分电路 图2-2-10 比例积分电路 1.比例积分电路 输出电压为 输入失调电压和输入失调电流产生的误差电压为 uo + - + A R3 R1 R2 C ui 2.求和积分电路 电路的各时间常数是分别确定的，它可用于对两个以上的输入信号积分相加。由输入失调电压和输入失调电流所产生的误差除比例项外，各积分项与上式相似。 输出电压为 图2-2-11 求和积分电路 uo + - + A R R2 R1 C ui2 R3 ui1 ui3 3.重积分电路 输出电压为 由输入失调电压和输入失调电流产生误差电压为 图2-2-12 重积分电路 uo + - + A 2R R R C/2 ui C/2 R/2 C 理想传输函数为 幅频特性为 为幅频特性的交接频率 2.3 微分电路 频率特性为 2.3.1 基本微分器及其理想微分特性 图2-3-1 基本微分器 式中 T=RC 为微分时间常数 = sRC = sT 相频特性为 图2-3-2 基本微分器的幅频特性 图2-3-3 基本微分器的相频特性 输出电压与输入电压的关系 缺点：稳定性差、高频输入阻抗低、高频干扰大。 2.3.2 微分器的实际微分特性 1.实际频响特性 传输函数为 Ad(s)—增益函数 F(s)—反馈函数 从上式看出，实际微分器传输函数是由一个理想微分器的传输函数和一个二阶振荡环节的传输函数构成。 二阶振荡环节的传输函数 图2-3-4 实际微分器的幅频特性 幅频特性 直线1为理想微分特性 曲线2为二阶振荡环节 曲线3为实际微分器的幅频特性 曲线4为运放