Аналоговые интегральные микросхемы
1/18

лекция6

1. Аналоговые интегральные микросхемы

Интегральные
микросхемы
(интегральные
схемы)
(ИМС, ИС) – микроэлектронное изделие (т.е. изделие с
высокой степенью миниатюаризации), выполняющее
определенную функцию преобразования и обработки
сигнала и имеющее высокую плотность упаковки
электрически соединенных элементов (или элементов и
компонентов) и (или) кристаллов, которое с точки зрения
требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации
рассматривается как единое целое.
Элемент ИС.
Компонент ИС.

2.

Интегральные схемы
(по конструктивно-технологическому исполнению)
Полупроводниковые
Пленочные
Гибридные
Интегральные схемы
(по функциональным признакам)
Аналоговые
Цифровые
(операционные усилители и
т.д.)
(логические элементы,
триггеры и т.д.)

3. Преимущества ИМС

1) высокая надежность за счет минимального
количества соединений и использования
особо
чистых
материалов,
а
также
исполнение в едином корпусе,
2) уменьшение массы и объема изделия,
уменьшение энергопотребления и стоимости
за счет единого тех. процесса.

4. Система обозначений

5. Операционные усилители

Операционный усилитель (ОУ) – высококачественный
усилитель, выполненный в виде полупроводниковой
интегральной схемы, предназначенный для усиления как
постоянных, так и переменных сигналов.

6.

Операционный усилитель (многокаскадный) в интегральном
исполнении и с дифференциальным входом имеет большой
коэффициент усиления Кu, высокое входное сопротивление Rвх,
широкий
диапазон рабочих частот, низкое выходное
сопротивление Rвых, низкую чувствительность к синфазному
сигналу и малое напряжение сдвига. На его выходе формируется
напряжение Uвых, равное разности входных напряжений,
усиленной ОУ:
Uвых = Кu(Uвх1 – Uвх2).
Структурная схема операционного усилителя
Инвертирующий
вход
Входной
каскад
Uвх
(дифференциальный
усилитель)
Неинвертирующий
вход
Промежуточные
каскады
усиления
Выходной
каскад
(эмиттерный
повторитель)
Выход

7.

Варианты условных графических обозначений ОУ с
указанием функционального назначения выводов:
а, б – без дополнительного поля;
в – с дополнительным полем

8.

Характеристики ОУ
1 Передаточная характеристика ОУ
Uвых
(1 – 2) В
Область
усиления
+Uп
Область
ограничения
Область
ограничения
Uп
Uвх min
(1 – 2) В
Uвх max

9.

2 АЧХ и ФЧХ ОУ
А
105
104
103
102
101
, град.
-90
-180
f1
101
102
103
f2
104
105
f3
106
f, Гц

10. Параметры ОУ

1) K – коэффициент усиления по напряжению,
2) Uсм – напряжение смещения – это U, которое
нужно приложить ко входу, чтобы Uвых=0,
3) Iвх+ и Iвх- – входные токи,
4) разность входных токов Iвх= Iвх+ – Iвх-,
5) температурный коэффициент напряжения
смещения Uсм / T,
6) температурный коэффициент разности входных
токов Iвх/ T,
7) коэффициент ослабления синфазного сигнала
Косс,
8) максимальный Iвых.

11.

также м.б. Rвх и Rвых.
Динамические характеристики ОУ
1) предельная частота (частота единичного
усиления) fпр=f1,
2) максимальная скорость нарастания выходного
напряжения Vuвых max.

12. Идеальный ОУ

1) Rвх= Iвх=0
2) Rвых=0
3) K=
4) Kусс=0
5) Uсм=0
6) f1=

13. Классификация ОУ

1) универсальные или общего применения
К = 103 – 105, f = 1 – 10 МГц, Uсм > 0,5 мВ;
2) прецизионные или инструментальные
К = 0,5 – 106, Uсм < 0,5 мВ;
3) быстродействующие или широкополосные
Vuвых max>20 В/мкс, fпр > 16 МГц;
4) микромощные
Iпотр < 1мА;
5) ОУ с малым входным током
Iвх < 100пА;
6) многоканальные;
7) мощные и высоковольтные
Iвых > 100мА, Uвых > 15В;
8) ОУ с гальванической развязкой.

14.

Инвертирующий усилитель на ОУ
R2
I1
Е
R1
U вх
I1
;
R1
I2
Iвх
Uвх
Uвых
U вых
I2
R2
Учитывая, что Rвх = и
I1 = I2
U вх
U вых
;
R1
R2
R2
Uвых Uвх
;
R1
В
инвертирующем
усилителе
действует
параллельная
отрицательная
обратная связь (ООС) по напряжению.
R2
Кu
R1
Входное и выходное сопротивления усилителя с параллельной отрицательной
обратной связью меньше Rвх и Rвых усилителя без обратной связи.

15.

Неинвертирующий усилитель на ОУ
R2
Uо.с I1R1;
I2
I1 I 2
Iвх
Uвых
R1
I1
Uос
Е
Uвх
В
неинвертирующем
усилителе
используется
последовательная
отрицательная ОС по напряжению.
U вых
;
R1 R 2
R1Uвых
Uо.с
;
R 1 R 2
R2
U вых =U вх 1+ ;
R1
К 1
R2
R1

16.

Повторитель напряжения на ОУ
Подбором элементов цепи ОС можно обеспечить Кu ОС = 1.
Такой
усилитель
используется
для
согласования
высокоомного источника сигнала с низкоомной нагрузкой

17.

Суммирующий усилитель на ОУ
I1
Ioc
Rос
R1
Uвх1
Uвых

Uвхn
Rn
In

R ос
R ос
R ос
Uвых Uвх1
Uвх 2
... Uвхn
R1
R2
Rn
n
U вхi
U вых R ос
i 1 R i

18.

Дифференциальный усилитель на ОУ
Roc
U1
U2
R1
R2
R3
R2+R3=R1
R2/R3=Roc/R1
Назначение – для подавления синфазной помехи
English     Русский Rules