线性集成电路的应用教学教案01.doc

线性集成电路的应用 内容简介 ? 线性集成电路主要有集成运算放大器、集成宽带放大器、集成功率放大器等，它们广泛用于各种信号的放大、运算与处理电路中。本章重点讨论线性集成器件在交流电路中的应用。 ? 线性集成电路是采用直接耦合的多级放大电路，所以它们的下限频率趋于零，但随着工作频率的升高，其增益将随之下降。通用型集成运算放大器开环上限频率一般都比较低，如集成运放741只有7Hz，单位增益带宽也只有1MHz左右。因此，用线性集成电路构成各种交流电路时，其上限工作频率将取决于集成器件的高频参数。本章先介绍放大电路频率特性的基本概念，然后讨论线性集成电路在交流小信号放大、有源滤波及功率放大电路中的应用及其调整测试方法。 知识教学目标 ?1.熟悉放大电路的频率特性。 ?2.了解集成运放在小信号放大电路的应用。 ?3.掌握集成功率放大器基本应用方法。 技能教学目标 ? 能够选择集成运算放大器芯片，并会对线性集成电路进行调整和测试。 本章重点 ?1.晶体三极管及其单级放大电路的高频特性。 ?2.一阶低通滤波器的结构和工作特点。 ?3.常用集成功率放大器的基本结构和功能。 本章难点 ?1.集成运算放大器的高频参数及其影响。 ?2.有源高通、带通、带阻滤波电路的基本特性。 放大电路对正弦输入信号的稳态响应特性称为频率特性。有关放大电路频率特性的若干基本概念，已在第3章中作了介绍，这里将深入介绍频率特性的基本分析方法，并对晶体三极管及其单级放大电路的高频特性、集成运算放大器的高频参数及其影响进行讨论。 5.1.1? 简单RC低通和高通电路的频率特性 ?一、RC低通电路的频率特性 ? 用电阻R和电容C构成的最简单的低通电路如图5.1.1(a)所示，由图可写出其电压传输系数为 其幅频特性和相频特性分别为 ??????????? ? 由式(5.1.4)可知，当信号频率由零逐渐升高时，将逐渐下降，其幅频特性曲线如图5.1.1(b)所示。当时，，所以称为低通滤波电路的上限截止频率，其通带范围为0～。由于电路只有一个独立的储能元件C，故称为一阶低通滤波电路。 图5.1.1?? 简单RC低通电路 (a)电路 ??(b)幅频特性曲线? (c)相频特性曲线 ? 由式(5.1.5)可作出RC低通电路的相频特性曲线如图5.1.1(c)所示，在时， ? 工程上为了作图简便起见，对图5.1.1所示的频率特性可采用下述的渐近折线来表示，所得的曲线则称为渐近波特图，简称波特图。 ?1．幅频特性波特图 ????? ? 根据以上近似可得，幅频特性的渐近波特图如图5.1.2(a)所示。 时是一条0dB的水平线，时是一条自出发、斜率为-20dB／十倍频的斜线，两条渐近线在处相交，因此又称为转折频率。如果只对幅频特性进行粗略估算，则可用渐近线来表示。用渐近线代替实际幅频特性时最大误差发生在转折频率处。由式(5.1.4)可见，在处偏差为-3dB。 ? 图5.1.2?? 简单RC低通电路波特图 (a)幅频波特图? (b)相频波特图 ?2.相频特性波特图 ? 当时，式(5.1.5)可近似为 的渐近线；当时，式(5.1.5)可近似为，可得一条的渐近线。在时有，所以在=0.1 到=10区域内相频特性可用一条斜率为-450／十倍频的直线代替。由上述三条渐近线构成的相频特性曲线如图5.1.2(b)所示。图中虚线为实际相频特性曲线，在=0.1及=10处两者误差为最大，其值为5.70。 ?例5.1.1一RC低通电路如图5.1.3(a)所示，试求该电路的上限截止频率。 图5.1.3? RC低通电路的求法 ? 解：用戴维宁定理画出图5.1.3(a)的等效电路如图5.1.3(b)所示，由图可见，它是一个RC低通电路，所以，由式(5.1.2)可得它的上限截止频率为 ? 2