今天开始,继续总结模拟电子技术典型电路的仿真。
集成电路
集成电路(integrated circuits,ic)是指利用集成工艺,将构成电子电路的元器件(电阻、电容等)以及连接导线集成在同一个半导体芯片上(如硅片),并封装成一个整体的电子器件。
集成电路的分类:按集成度高低可分为小规模(ssi)、中规模(msi)、大规模(lsi)和超大规模(vlsi);按导电类型可分为双极型(npn、pnp管)、单极型(mos管)和两者兼容的三种类型。
集成电路的引脚识别:
集成运算放大电路
集成运放是一个双端输入、单端输出、差模电压放大能力强、高输入电阻、低输出电阻、具有温漂抑制能力的直接耦合的放大电路,因最早应用于数值运算,因此称为运算放大器。与分立元件组成的放大电路相比,具有体积小、质量轻、功耗低、工作可靠、安装方便而又价格便宜等特点。
1 集成运放的组成
①输入级常用双端输入的差动放大电路构成,一般要求输入电阻高,差模放大倍数大,抑制共模信号能力强,静态电流小;
② 中间级常用多级共射极放大电路组成,放大倍数可达数万倍;
③ 输出级具有输出电压线性范围宽、输出电阻小的特点,常用互补对称输出电路;
④ 置电路用于向各级提供合适的静态工作点,一般用电流源电路组成。
2 集成运放的符号
集成运放有两个输入端:up(同相输入端,“+”)和un(反相输入端“-”),一个输出端uo。若输入电压从同相端输入,则输出端电压和同相端电压同相;若输入电压从反相端输入,则输出端电压和反相端电压反相。常见的集成运放符号如图所示,其中(b)图中的表示理想运放的开环放大倍数为无穷大。
3 集成运放的传输特性
(1)线性区,输出电压与输入电压(差)呈线性关系:
由于aod很大,即使毫伏级以下的输入信号也足以使输出电压饱和,从而无法实现线性放大,因此运放线性应用时通常引入深度电压负反馈。
①虚短
集成运放工作于线性区时,aod→∞,因此
上式表明集成运放的up和un近似相等,如同短路一样,但是明显没有真正短路,故称为虚假短路,简称“虚短”。
②虚断
理想集成运放的输入电阻ri→∞,且up-un≈0,故可认为两个输入端的输入电流为零,即
两个输入端如同断开一样,但并未真正断路,因此成为虚假断路,简称“虚断”。
③虚地工作在线性区域的反相输入运算放大器,因同相输入端接地,根据“虚短”的结论,其反相输入端的电位接近于“地”电位,其实并未接地,将这种现象称之为“虚地”。
(2)非线性区
在非线性工作区,集成运放的输出电压处于饱和状态(高电平+uom或低电平-uom),不再随输入电压而变化。
工作在非线性工作区时,集成运放的净输入电流仍然近似为零(ri→∞),因此“虚断”仍成立。由于此时集成运放一般为开环状态或正反馈,所以“虚短”不再成立。
第一天复工,先写这么多吧,请注意,“虚短”、“虚断”、“虚地”都是“虚”的,适当地玩点“虚”的有助于我们更快地理解集成运放的应用。明天继续总结集成运放的典型应用电路。
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