5、集成运放与门电路(第五讲)2014

1第一章半导体器件概述12半导体三极管13半导体场效应管131结型场效应管132绝缘栅场效应管14集成运算放大器141集成运放的基本特性142理想运放214集成运算放大器集成电路一般是在一块厚0205MM、面积约为05MM2的硅片上通过平面工艺制做成的。这种硅片（称为集成电路的基片）上可以做出包含为数十个（或更多）二极管、电阻、电容和连接导线的电路。3451电路中各元件在同一基片上，通过相同工艺过程制造而成，其特性较为一致。2集成电路中的二极管多用于温度补偿或电平移动，通常由三极管的发射结构成。3电阻元件由半导体的体电阻构成，阻值越大,占用的硅片面积越大。通常的电阻范围为几十20K,高阻值的电阻多用半导体三极管等有源元件代替或外接。集成电路的特点64电容元件由PN结的结电容或MOS管电容来制作，一般的容量小于200PF。不能制造电感元和大电容。因此在集成电路内部通常采用直接耦合，无法采用阻容耦合、变压器耦合方式。5集成电路中多采用复合结构电路。集成电路的特点7集成电路的分类数字集成电路模拟集成电路集成运算放大器其他线性集成电路非线性电路线性电路8差分式放大输入级UU中间放大级输出级偏置电路差分式放大输入级有两个输入U、U，分别叫做同相输入端和反相输入端。提供稳定合适的偏流一般由恒流源组成UO集成运放的组成增益级一般高增益共射电路低阻功率输出级，提高负载能力9运算放大器1011运算放大器运放符号UUUOUUUOAO国际符号国内符号运算放大器的符号中有三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用符号“表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相异，用符号“表示。输出端一般画在输入端的另一侧，在符号边框内标有“号。实际的运算放大器通常必须有正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端。1213理想运算放大器理想运放的条件1开环电压增益AVO2输入电阻RI3输出电阻RO04频带宽度BW5共模抑制比KCMR6失调、漂移和内部噪声为零。主要条件条件较难满足，可采用专用运放来近似满足。14理想运放的工作状态1理想运放的同相和反相输入端电流近似为零2理想运放的同相和反相输入端电位近似相等（线性工作状态时）虚断虚短在运算放大器处于线性状态时，可以把两输入端视为假想短路简称虚短。虚地如将运放的同相端接地，即V0，则V0,即反相端是一个不接“地”的“地”，称为虚地。由于理想运放的输入电阻非常高，可以把两输入端视为等效开路简称虚断。15I1IFUO_RFR1RUII1IF虚短虚断例1、反相比例运算电路16例2、同相比例运算电路_RFR1RUIUOUUUI虚短虚断虚断17第二章基本运算电路本章将从数字电路系统中的3种基本运算与、或、非着手，介绍逻辑门电路的基本概念，并重点讨论TTL逻辑门电路及CMOS门电路，最后分析运算放大器组成的电路在理想条件下的一些基本运算功能。18第二章基本运算电路21基本逻辑门电路211基本逻辑运算212二极管与门及或门电路213非门电路214DTL与非门22TTL逻辑门电路23CMOS逻辑门电路24集成运算运放电路1921基本逻辑门电路211基本逻辑运算数字电路亦称为开关电路，电子器件工作在“导通”与“截止”两种不同的状态。信号表现为高低两种电平,称为逻辑电平这和相互对立的逻辑状态相对应，至于高低电平的具体数值，则由数字电路的类型来决定。通常用符号0（称作逻辑0）和1（称作逻辑1）来表示两种对立的逻辑状态。正逻辑（1表示高电平、0表示低电平）和负逻辑（1表示低电平、0表示高电平）。基本逻辑运算分为与、或、非3种。201与运算A、B、C条件开关都具备闭合时，事件灯L才发生亮。LABCELABCABCL逻辑符号211基本逻辑运算21LABC逻辑式逻辑乘法逻辑与ALBC00001000010011000010101001101111真值表222或运算A、B、C条件开关只要有一个具备闭合时，事件灯L才发生亮。LABC1ABCL逻辑符号AELBC23LABC逻辑式逻辑加法逻辑或ALBC00001001010111010011101101111111真值表243非运算A条件开关具备闭合时，事件L灯不发生（亮）；A不具备开关断开时，事件L发生。逻辑符号AELRAL25逻辑式逻辑非逻辑反真值表AL0110264几种常用的逻辑运算“与”、“或”、“非”是三种基本的逻辑运算，任何其它的逻辑运算都可以以它们为基础表示。与非条件A、B、C都具备，则L不发生。ABCL27或非条件A、B、C任一具备，则L不发生。1ABCL异或条件A、B有一个具备，另一个不具备则L发生。1ABL281二极管与门212二极管与门及或门电路二极管与门LD1D2AB5V设二极管的饱和压降为03伏。29二极管或门LD1D2AB0V2二极管或门30R1DR2AL12V3V三极管非门嵌位二极管（三极管的饱和压降假设为03V）213非门电路31214DTL与非门R1DR2L12V3V三极管非门D1D2AB12V二极管与门DTL与非门321体积大、工作不可靠。2需要不同电源。3各种门的输入、输出电平不匹配。分立元件门电路的缺点33TTL（TRANSISTORTRANSISTORLOGIC）与分立元件电路相比，集成电路具有体积小、可靠性高、速度快的特点输入、输出端都用三极管输入、输出电平匹配22TTL逻辑门电路34如TTL门电路芯片（四2输入与非门，型号74LS00地GNDTTL门电路芯片简介外形1413121110981234567管脚电源VCC（5V）35常用TTL逻辑门电路名称国际常用系列型号国产部标型号说明四2输入与非门74LS00T1000四2输入或门四2异或门四2输入或非门四2输入与门双4输入与非门双4输入与门六反相器8输入与非门74LS3274LS0274LS0874LS8674LS2174LS2074LS3074LS04T186T1008T1086T1021T1002一个组件内部有四个门，每个门有两个输入端一个输出端。一个组件内有两个门，每个门有4个输入端。只一个门，8个输入端。有6个反相器。361TTL与非门的基本电路5VLR4100R2750R13KT2R53KR3360T3T4T1T5B1C1ABC221TTL与非门电路37任一输入为低电平（03V）时“0”1V不足以让T2、T5导通三个PN结导通需21V5VLR4R2R13KT2R5R3T3T4T1T5B1C1ABC2工作原理385VLR4R2R13KR5T3T4T1B1C1ABC任一输入为低电平（03V）时“0”1VUOUO5UR2U