模拟集成电路及应用ppt课件

第五讲模拟集成电路及应用 5 1集成功率放大器 5 1 1LM386集成功率放大器 1 LM386的特点 它是8脚DIP封装 消耗的静态电流约为4mA 是应用电池供电的理想器件 该集成功率放大器同时还提供电压增益放大 其电压增益通过外部连接的变化可在20 200范围内调节 其供电电源电压范围为4 15V 在8W负载下 最大输出功率为325mW 内部没有过载保护电路 功率放大器的输入阻抗为50k 频带宽度300kHz 2 LM386的典型应用 LM386使用非常方便 它的电压增益近似等于2倍的1脚和5脚电阻值除以T1和T3发射极间的电阻 图3 3 1中为R4 R5 所以图3 3 2是由LM386组成的最小增益功率放大器 总的电压增益为 C2是交流耦合电容 将功率放大器的输出交流送到负载上 输入信号通过Rw接到LM386的同相端 C1电容是退耦电容 R1 C3网络起到消除高频自激振荡作用 若要得到最大增益的功率放大器电路 可采用图3 3 3电路 在该电路中 LM386的1脚和8脚之间接入一电解电容器 则该电路的电压增益将变的最大 电路的其他元件的作用与图3 3 2作用一样 若要得到任意增益的功率放大器 可采用图3 3 4所示电路 该电路的电压增益为 在给定参数下 该功率放大器的电压增益为50 5 1 2高功率集成功率放大器TDA2006 TDA2006集成功率放大器是一种内部具有短路保护和过热保护功能的大功率音频功率放大器集成电路 它的电路结构紧凑 引出脚仅有5只 补偿电容全部在内部 外围元件少 使用方便 不仅在录音机 组合音响等家电设备中采用 而且在自动控制装置中也广泛使用 1 TDA2006的性能参数 音频功率放大器集成电路TDA2006采用5脚单边双列直插式封装结构 图3 3 5是其外型和管脚排列图 1脚是信号输入端子 2脚是负反馈输入端子 3脚是整个集成电路的接地端子 在作双电源使用时 即是负电源 VCC 端子 4脚是功率放大器的输出端子 5脚是整个集成电路的正电源 VCC 端子 表3 5TDA2006的性能参数 2 TDA2006音频集成功率放大器的典型应用 图3 3 6电路是TDA2006集成电路组成的双电源供电的音频功率放大器 该电路应用于具有正 负双电源供电的音响设备 音频信号经输入耦合电容C1送到TDA2006的同相输入端 1脚 功率放大后的音频信号由TDA2006的4脚输出 由于采用了正 负对称的双电源供电 故输出端子 4脚 的电位等于零 因此电路中省掉了大容量的输出电容 电阻R1 R2和电容器C2构成负反馈网络 其闭环电压增益 电阻R4和电容器C5是校正网络 用来改善音响效果 两只二极管是TDA2006内大功率输出管的外接保护二极管 3 单电源供电 在中 小型收 录音机等音响设备中的电源设置往往仅有一组电源 这时可采用图3 3 7所示的TDA2006工作在单电源下的典型应用电路 音频信号经输入耦合电容C1输入TDA2006的输入端 功率放大后的音频信号经输出电容C5送到负载RL扬声器 电阻R1 R2和电容C2构成负反馈网络 其电路的闭环电压放大倍数 电阻R6和电容C6同样是用以改善音响效果的校正网络 电阻R4 R5 R3和电容C7用来为TDA2006设置合适的静态工作点的 使1脚在静态时获得电位近似为1 2VCC 5 2线性集成稳压器 5 2 1三端固定集成稳压器 1 三端固定集成稳压器的特点 三端固定集成稳压器包含7800和7900两大系列 7800系列是三端固定正输出稳压器 7900系列是三端固定负输出稳压器 它们的最大特点是稳压性能良好 外围元件简单 安装调试方便 价格低廉 现已成为集成稳压器的主流产品 7800系列按输出电压分有5V 6V 9V 12V 15V 18V 24V等品种 按输出电流大小分有0 1A 0 5A 1 5A 3A 5A 10A等产品 具体型号及电流大小见表3 6 例如型号为7805的三端集成稳压器 表示输出电压为5V 输出电流可达1 5A 注意所标注的输出电流是要求稳压器在加入足够大的散热器条件下得到的 同理7900系列的三端稳压器也有 5V 24V七种输出电压 输出电流有0 1A 0 5A 1 5A三种规格 具体型号见表3 7 7800系列属于正压输出 即输出端对公共端的电压为正 根据集成稳压器本身功耗的大小 其封装形式分为TO 220塑料封装和TO 3金属壳封装 二者的最大功耗分别为10W和20W 加散热器 管脚排列如图3 4 1 a 所示 UI为输入端 UO为输出端 GND是公共端 地 三者的电位分布如下 UI UO UGND 0V 最小输入 输出电压差为2V 为可靠起见 一般应选4 6V 最高输入电压为35V 7900系列属于负电压输出 输出端对公共端呈负电压 7900与7800的外形相同 但管脚排列顺序不同 如图3 4 1 b 所示 7900的电位分布为 UGND 0V UO UI 另外在使用7800与7900时要注意 采用TO 3封装的7800系列集成电路 其金属外壳为地端 而同样封装的7900系列的稳压器 金属外壳是负电压输入端 因此 在由二者构成多路稳压电源时若将7800的外壳接印刷电路板的公共地 7900的外壳及散热器就必须与印刷电路板的公共地绝缘 否则会造成电源短路 2 应用中的几个注意问题 1 改善稳压器工作稳定性和瞬变响应的措施三端固定集成稳压器的典型应用电路如图3 4 2所示 图3 4 2 a 适合7800系列 UI UO均是正值 图3 4 2 b 适合7900系列 UI UO均是负值 其中UI是整流滤波电路的输出电压 在靠近三端集成稳压器输入 输出端处 一般要接入C1 0 33mF和C2 0 1mF电容 其目的是使稳压器在整个输入电压和输出电流变化范围内 提高其工作稳定性和改善瞬变响应 为了获得最佳的效果 电容器应选用频率特性好的陶瓷电容或胆电容为宜 另外为了进一步减小输出电压的纹波 一般在集成稳压器的输出端并入一几百mF的电解电容 2 确保不毁坏器件的措施三端固定集成稳压器内部具有完善的保护电路 一旦输出发生过载或短路 可自动限制器件内部的结温不超过额定值 但若器件使用条件超出其规定的最大限制范围或应用电路设计处理不当 也是要损坏器件的 例如当输出端接比较大电容时 CO 25mF 一旦稳压器的输入端出现短路 输出端电容器上储存的电荷将通过集成稳压器内部调整管的发射极 基极PN结泄放电荷 因大容量电容器释放能量比较大 故也可能造成集成稳压器坏 为防止这一点 一般在稳压器的输入和输出之间跨接一个二极管 见图3 4 2 稳压器正常工作时 该二极管处于截止状态 当输入端突然短路时 二极管为输出电容器CO提供泄放通路 3 稳压器输入电压值的确定集成稳压器的输入电压虽然受到最大输入电压的限制 但为了使稳压器工作在最佳状态及获得理想的稳压指标 该输入电压也有最小值的要求 输入电压UI的确定 应考虑如下因素 稳压器输出电压UO 稳压器输入和输出之间的最小压差 UI UO min 稳压器输入电压的纹波电压URIP 一般取UO UI UO min之和的10 电网电压的波动引起的输入电压的变化 一般取UO UI UO min URIP之和的10 对于集成三端稳压器 具有较好的稳压输出特性 例如对于输出为5V的集成稳压器 其最小输出电压UI为 5 2 2三端可调集成稳压器 它分为CW317 正电压输出 和CW337 负电压输出 两大系列 每个系列又有100mA 0 5A 1 5A 3A 等品种 应用十分方便 就CW317系列与CW7800系列产品相比 在同样的使用条件下 静态工作电流IQ从几十mA下降到50mA 电压调整率SV由0 1 V达到0 02 V 电流调整率SI从0 8 提高到0 1 三端可调集成稳压器的产品分类见表3 8所示 CW317 CW337系列三端可调稳压器使用非常方便 只要在输出端上外接两个电阻 即可获得所要求的输出电压值 它们的标准应用电路如图3 4 4所示 其中图3 4 4 a 是CW317系列正电压输出的标准电路 图3 4 4 b 是CW337系列负电压输出的标准电路 在空载情况下 为了给CW317的内部电路提供回路 并保证输出电压的稳定 电阻R1不能选的过大 一般选择R1 100 120W 调整端上对地的电容器C2用于旁路电阻R2上的纹波电压 改善稳压器输出的纹波抑制特性 一般C2的取值在10mF左右 5 2 3集成稳压器典型应用实例 1 正 负对称固定输出的稳压电源利用CW7815和CW7915集成稳压器 可以非常方便地组成 15V输出 电流1 5A的稳压电源 其电路如图3 4 5所示 该电源仅用了一组整流电路 节约了成本 2 从零伏开始连续可调的稳压电源由于CW317集成稳压器的基准电压是1 25V 且该电压在输出端和调整端之间 使得图3 4 4所示的稳压电源输出只能从1 25V向上调起 如果实现从0V起调的稳压电源 可采用图3 4 6所示的电路 电路中的R2不是直接接到0V上 而是接在稳压管DZ的阳极上 若稳压管的稳压值取1 25V 则调节R2 该电路的输出电压可从0V起调 稳压管DZ也可用两只串联二极管代替 电阻R3起限流作用 3 跟踪式稳压电源在有些情况下 有时要求某一电源能自动跟踪另一电源电压的变化而变化 利用两只CW317集成稳压器组成的跟踪式稳压电源如图3 4 7所示 第一级集成稳压器IC1的调整端通过电阻R2接到第二只集成稳压器IC2的输出端 这就限定了IC2集成稳压器的输入 输出电压差 该电压差为 在图给定的参数下 Ud2 5V 第二级集成稳压器的输出电压为 故第一级集成稳压器的输出电压为 可见在调节电阻R4改变第二级输出电压UO2时 第一级输出电压UO1自动跟踪UO2电压变化 4 恒流源电路用三端固定输出集成稳压器组成的恒流源电路如图3 4 8所示 此时三端集成稳压器CW7805工作于悬浮状态 接在CW7805输出端和公共端之间的电阻R决定了恒流源的输出电流I0 从图中知 流过电阻R的电流为 流过负载RL的电流为 其中IQ为集成稳压器的静态工作电流 当电阻R较小 IR较大的情况下 IQ的影响可忽略不计 可见 调节电阻R的大小 可以改变恒流源电流的大小 用三端可调集成稳压器CW317组成的恒流源电路如图3 4 9所示 由于集成可调稳压器CW317的调整端电流非常小 仅有50mA左右 并且调整端电流又极其稳定 故该恒流源的电流恒定性及效率均比较高 该恒流源电路的输出电流为 5 3集成基准电压源 基准电压源是一种输出电压高稳定度的电压源 它在传感器电路 自动控制系统 单片机应用系统等方面均有广泛的应用 例如作为比较器的参考电压 模 数或数 模转换器的基准电源等 集成基准电压源的突出指标是输出电压温度系数非常之小 一般可达 0 3 100 10 6 但是集成基准电压源一般不能直接提供大的输出电流 它仅适合于作电压源使用 不能进行功率输出 目前国内外生产的基准电压源近百种 常用的有1 2V 2 5V 5V 6 9 5V 10V等 1集成基准电压源MC1403MC1403采用8脚双列直插式封装形式 管脚排列如图3 4 10 a 所示 其输入电压范围为4 15