模拟集成电路

1、模拟集成电路模拟集成电路2调零反相输入同相输入负电源调零输出正电源空脚调零输出正电源空脚OP07调零反相输入同相输入负电源调零反相输入同相输入负电源调零输出正电源补偿调零反相输入同相输入负电源调零输出正电源空脚LF351LF35612346578AD518调零反相输入同相输入负电源调零输出正电源补偿AD545同相输入反相输入负电源调零正电源输出调零补偿LM318CA3140LM358正电源A输 出A反 相输 入A同 相输 入B同 相输 入B反 相输 入C反 相输 入D反 相输 入D同 相输 入C同 相输 入C输 出B输 出D输 出负电源LM124/224/324 A7 4 1正电源B 输 出B

2、反 相输 入B同 相输 入A同 相输 入A反 相输 入负电源A输 出模拟集成电路31通用型运算放大器通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。例是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。例m mA741（单运放）、（单运放）、LM358（双运放）、（双运放）、LM324（四运放）及以场效（四运放）及以场效应管为输入级的应管为输入级的LF356都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。

3、运算放大器。2高阻型运算放大器高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般常小，一般rid（1091012）W W，IIB为几皮安到几十皮安。实现这些为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用运算放大器的差分输入级。用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压偏置电流低，而且具有高

4、速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。常见的集成器件有较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高（四运放）及更高输入阻抗的输入阻抗的CA3130、CA3140等。等。模拟集成电路4 4.1.1 集成运算放大器的使用要点1集成运放的电源供给方式集成运放的电源供给方式集成运放有两个电源接线端集成运放有两个电源接线端+VCC和和-VEE，但有不同的电源供给方式。对，但有不同的电源供给方式。对于不同的电源供给方式，对输入信号的要求是不同的。于不同的电源供给方式，对输入信号的要求是不同的。（1）对称双电源供电方式）对称双电源供电方式运算放大器多采用这种方式供电。相对于

5、公共端（地）的正电源（运算放大器多采用这种方式供电。相对于公共端（地）的正电源（+E）与负电源（与负电源（-E）分别接于运放的）分别接于运放的+VCC和和-VEE管脚上。在这种方式下，可管脚上。在这种方式下，可把信号源直接接到运放的输入脚上，而输出电压的振幅可达正负对称电把信号源直接接到运放的输入脚上，而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。源电压。（2）单电源供电方式）单电源供电方式单电源供电是将运放的单电源供电是将运放的-VEE管脚连接到地上。此时为了保证运放内部单管脚连接到地上。此时为了保证运放内部单元电路具有合适的静态工作点，在运放输入端一定要加入一直流电位，元电路具有合适的静态工作点，

6、在运放输入端一定要加入一直流电位，如图所示。此时运放的输出是在某一直流电位基础上随输入信号变化。如图所示。此时运放的输出是在某一直流电位基础上随输入信号变化。对于图交流放大器，静态时，运算放大器的输出电压近似为对于图交流放大器，静态时，运算放大器的输出电压近似为VCC/2，为了，为了隔离掉输出中的直流成分接入电容隔离掉输出中的直流成分接入电容C3。模拟集成电路5VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE121212+-32674121212+-32674121212V0V0+Vi+RRAR1C1VccC2VccR1+

7、C1C2RRR2A1MViRf(a)(b)RfC32集成运放的调零问题集成运放的调零问题由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响，当运算放大器组由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响，当运算放大器组成的线性电路输入信号为零时，输出往往不等于零。为了提高电路的运成的线性电路输入信号为零时，输出往往不等于零。为了提高电路的运算精度，要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿，这就是运算算精度，要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿，这就是运算放大器的调零。常用的调零方法有内部调零和外部调零，而对于没有内放大器的调零。常用的调零方法有内部调零和外部调零，而对于没有内部调零端子的集成

8、运放，要采用外部调零方法。下面以部调零端子的集成运放，要采用外部调零方法。下面以m mA741为例，图给为例，图给出了常用调零电路。图出了常用调零电路。图3.2.2(a)所示的是内部调零电路；图（所示的是内部调零电路；图（b）是外部调）是外部调零电路。零电路。模拟集成电路6212+-3261221212121212121212+-326RwR+10uF10KA(a)-15VV+V-R1R2R351K51K100100100(b)3集成运放的自激振荡问题集成运放的自激振荡问题运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器，在接成深度负反运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器，在接成深度负反馈条件下，很容

9、易产生自激振荡。为使放大器能稳定的工作，馈条件下，很容易产生自激振荡。为使放大器能稳定的工作，就需外加一定的频率补偿网络，以消除自激振荡。图是相位补就需外加一定的频率补偿网络，以消除自激振荡。图是相位补偿的使用电路。偿的使用电路。模拟集成电路7VCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+-32618121212V+V-100pFCViV0R1R2R3C1+C2C3+C4另外，防止通过电源内阻造成低频振荡或高频振荡的措施是在另外，防止通过电源内阻造成低频振荡或高频振荡的措施是在集成运放的正、负供电电源的输入端对地一定要分别加入一电集成运放的正、负供电电源的输入端对地一定要分别加入一电解电容（解电容

10、（10m mF）和一高频滤波电容（）和一高频滤波电容（mmmmF）。如图所示。）。如图所示。模拟集成电路84. 集成运放的四个重要参数：集成运放的四个重要参数：(1) 增益带宽积增益带宽积 （GBW)GBW=Avd . fH其中其中 ，Avd为中频开环增益，为中频开环增益，fH为开环上为开环上限截止频率。限截止频率。以以uA741为例，为例，Avd=100dB即即100000倍。倍。fH =10Hz , GBW=10100000=1MHz 。即该运放的即该运放的 fT =1MHz 。Avd (dB)ffHfTAvo模拟集成电路9若运放在应用中接成闭若运放在应用中接成闭环放大电路，其闭环放环放大

11、电路，其闭环放大电路的上限频率大电路的上限频率 fHF=GBW/AVFAvd (dB)ffHfTAvoAVFfHF(2) 压摆率（转换速率）压摆率（转换速率）SR压摆率压摆率SR表示运放所允许的输出电压表示运放所允许的输出电压Vo对时间变化率的最对时间变化率的最大值。大值。模拟集成电路10max0dtdvRS 若输入一正弦波电压，运算放大器输出也应是一正弦波电压。若输入一正弦波电压，运算放大器输出也应是一正弦波电压。tVvm sin00 mmdtdvRfVVS0020 则：若已知若已知 V0m，则在输出不失真的情况下，输入信号的最高频率，则在输出不失真的情况下，输入信号的最高频率mRVSf0m

12、ax2对于对于uA741，若将连接成电压跟随器电路，若输入信号为，若将连接成电压跟随器电路，若输入信号为Vin=2V， f=100KHz的正弦信号，其输出波形如何？的正弦信号，其输出波形如何？模拟集成电路11+-vinvo为了要求输出不失真，则要求输入信号的应小于。为了要求输出不失真，则要求输入信号的应小于。 vinvo模拟集成电路12(3) 共模抑制比共模抑制比CMRR该项指标表示了集成运放对共模信号（通常是干扰信号）的抑制能力。该项指标表示了集成运放对共模信号（通常是干扰信号）的抑制能力。定义定义vcvdAACMRRlg20 Avd 为开环差模增益，为开环差模增益，Avc为开环共模增益。共

13、模抑制比这一指标在微弱信为开环共模增益。共模抑制比这一指标在微弱信号放大场合非常重要，以为在许多实际场合，存在着共模干扰信号。号放大场合非常重要，以为在许多实际场合，存在着共模干扰信号。假设某一放大器的差模输入信号假设某一放大器的差模输入信号Vidm为为10uV，而放大器的输入端存在着，而放大器的输入端存在着10V的共模干扰信号。为了使输出信号的有用信号（差模分量）能明显的大的共模干扰信号。为了使输出信号的有用信号（差模分量）能明显的大于干扰信号，这时要求该运放应有多大的共模抑制比呢？于干扰信号，这时要求该运放应有多大的共模抑制比呢？设该放大器的输出端的共模电压为设该放大器的输出端的共模电压为

14、Vocm ,则则 Vocm=Vicm . Avc模拟集成电路13则将其折合到输入端的共模信号为：则将其折合到输入端的共模信号为： Vicm= Vocm/Avc折合到输入端的误差电压为：折合到输入端的误差电压为：CMRRVAAVAVVicmvcvdicmvdocmm 在上例中，若取输入有用信号为干扰信号的两倍，即：在上例中，若取输入有用信号为干扰信号的两倍，即：uVuVVVidmm52102 则则 运放的共模抑制比运放的共模抑制比 6102510 uVVVVCMRRmicm 要求运算放大器的共模抑制比大于要求运算放大器的共模抑制比大于120dB模拟集成电路144. 4. 运算放大器的应用运算放大

15、器的应用（1）反相比例运算电路）反相比例运算电路+Vcc-Vee+-OP073267148 = 12121212ViVoR1RFRPRW10k该电路的电压放大倍数该电路的电压放大倍数10RRvvAFivf输入电阻：输入电阻：RiF=R1输出电阻：输出电阻： R0F=0平衡电阻：平衡电阻：RP=RF/R1该电路的电压放大倍数不宜过大。反馈电阻该电路的电压放大倍数不宜过大。反馈电阻RF一般小于一般小于1M，RF过大会影响阻值的精度；但过大会影响阻值的精度；但RF也不能太小，过小会从信号源或前也不能太小，过小会从信号源或前级吸取较大的电流。级吸取较大的电流。运算放大器的共模输入电压：运算放大器的共模

16、输入电压：ViC=0模拟集成电路15（2） 同相比例放大器电路同相比例放大器电路+-OP07326121212RpR1RFViV0该电路的电压放大倍数该电路的电压放大倍数101RRvvAFivf输入电阻：输入电阻：RiF=输出电阻：输出电阻：R0F=0平衡电阻：平衡电阻：RP =R1/RF由于运算放大器在该电路中不是由于运算放大器在该电路中不是“虚地虚地”，其输入端存在着，其输入端存在着较大的共模信号，共模输入电压为：较大的共模信号，共模输入电压为：ViC=Vi在应用时，要求运算放大器的最大共模输入电压大于在应用时，要求运算放大器的最大共模输入电压大于Vi的最的最大值。大值。模拟集成电路16（

17、3） 由三运放组成的仪表放大器由三运放组成的仪表放大器当传感器工作环境恶劣时，传感器的输出存在着各种噪声，且共模干当传感器工作环境恶劣时，传感器的输出存在着各种噪声，且共模干扰信号很大，而传感器输出的有用信号又比较小，输出阻抗又很大，扰信号很大，而传感器输出的有用信号又比较小，输出阻抗又很大，此时，一般运算放大器已不能胜任，这时可考虑采用仪表放大器（数此时，一般运算放大器已不能胜任，这时可考虑采用仪表放大器（数据放大器、测量放大器）。据放大器、测量放大器）。例如用于对温度、流量、压力等物理量的测量，一般传感器是利用电例如用于对温度、流量、压力等物理量的测量，一般传感器是利用电阻或电容的变化，用

18、电桥把他们转换成电压的变化，如图。阻或电容的变化，用电桥把他们转换成电压的变化，如图。输出输出ERXRRR模拟集成电路17仪表放大器具有的特征是：仪表放大器具有的特征是： 具有高的输入阻抗，低的偏置电流。具有高的输入阻抗，低的偏置电流。 平衡差动输入，高的共模抑制比。平衡差动输入，高的共模抑制比。 单端输出，较低的输出电阻。单端输出，较低的输出电阻。 具有较小的失调电压与漂移。具有较小的失调电压与漂移。 改变一只外接电阻阻值或接线，即能改变放大器的增益。改变一只外接电阻阻值或接线，即能改变放大器的增益。满足以上要求的电路原理图如下。满足以上要求的电路原理图如下。VCC_CIRCLEVCC_CI

19、RCLEVCC_CIRCLE+-326+-32612+-326121212121212A1OP07OP07OP07A3A2R1R2R3R4R5R6R750k50k1k10k10k10k10kV1V2V0模拟集成电路18R4=R5，R6=R7条件下，该电路的差模电压放大倍数为：条件下，该电路的差模电压放大倍数为：为了提高仪用放大器的共模抑制比（为了提高仪用放大器的共模抑制比（CMRR），要求），要求相差尽可能小，一般选用金属膜或线绕电阻。调节增益时，不要调相差尽可能小，一般选用金属膜或线绕电阻。调节增益时，不要调节节R4R7这些电阻。如果希望调节增益，必须用改变电阻这些电阻。如果希望调节增益，必

20、须用改变电阻R2实现，实现，这样对仪用放大器的这样对仪用放大器的CMRR影响不大。影响不大。46.21VD)21RRRRA （6475RRRR和321)21 (CMRRRRCMRR模拟集成电路19+-326+-32612121212121212121212+-326R1R1R2R4R6R5R7R8R9RwV1V2V010k10k10k10k10k10k100k100k10k200一实际测量放大器电路一实际测量放大器电路:模拟集成电路20（4）交流放大器）交流放大器 双电源供电的交流放大器双电源供电的交流放大器若只放大交流信号，可采用同相式交流电压放大器若只放大交流信号，可采用同相式交流电压放大

21、器（也可用反相式）。（也可用反相式）。模拟集成电路21电容电容C1、C2、C3为隔直电容。该电路的交流电压放大被数：为隔直电容。该电路的交流电压放大被数：AVF = 1+RFR2R1接地是为了保证运算放大器有一合适的静态工作点，即当信号输入为零，接地是为了保证运算放大器有一合适的静态工作点，即当信号输入为零，输出直流电位为零。放大器的交流输入电阻：输出直流电位为零。放大器的交流输入电阻：Ri = R1R1不能太大，否则会引入噪声电压，影响输出。但也不能太小，否则将影不能太大，否则会引入噪声电压，影响输出。但也不能太小，否则将影响前级信号源输出。一般选几十千欧。响前级信号源输出。一般选几十千欧。

22、耦合电容耦合电容C1、C3可根据交流放大器的下限频率可根据交流放大器的下限频率fL来确定。一般取来确定。一般取 C1=C3=（310）1(2RLfL)反馈支路的隔直电容反馈支路的隔直电容C2一般取几微法。注意电容在电路中的极性。一般取几微法。注意电容在电路中的极性。模拟集成电路22为了提高交流放大器的输入电阻，可采用下图所示的自举式为了提高交流放大器的输入电阻，可采用下图所示的自举式同相交流放大器。该电路的电压放大倍数仍为同相交流放大器。该电路的电压放大倍数仍为1+RFR2；但；但由于反馈电压由于反馈电压VA与输入电压与输入电压VB近似相等，故流过近似相等，故流过R1的电流近的电流近似为零，从

23、而大大提高了放大器的交流电阻。似为零，从而大大提高了放大器的交流电阻。模拟集成电路23 单电源供电的交流电压放大器单电源供电的交流电压放大器对于用运算放大器组成的单电源供电的交流放大器如下：对于用运算放大器组成的单电源供电的交流放大器如下：在下图的反相交流电压放大器中，在下图的反相交流电压放大器中，R2、R3为偏置电阻。为了输出获得为偏置电阻。为了输出获得最大动态范围，通常使输入端的静态工作点最大动态范围，通常使输入端的静态工作点 V+ = (R3R3+R2)Vcc = Vcc/2静态时，放大器的输出端的电位等于同相端的直流电位。静态时，放大器的输出端的电位等于同相端的直流电位。模拟集成电路2

24、4电容电容C1、C2为隔直电容，有关为隔直电容，有关C1、C2的选择有放大器的下的选择有放大器的下限频率限频率fL决定。该放大器的电压放大被数决定。该放大器的电压放大被数 AVF = RFR1下图是自举式同相交流放大器下图是自举式同相交流放大器模拟集成电路25（5）精密整流电路）精密整流电路 半波整流电路半波整流电路VCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+-326121212R1R2D1D2RpViV0A1N41481N4148精密整流电路，它可将毫伏级的正弦信号转换成半波输出。精密整流电路，它可将毫伏级的正弦信号转换成半波输出。 当当 （正半周）时，（正半周）时，D1导通，导通，D2截止，

25、输出电压截止，输出电压:当当 （负半周）时，（负半周）时，D1截止，截止，D2导通，输出电压导通，输出电压:0iU00U0iUiURRv120模拟集成电路26 精密全波整流电路（绝对值电路）精密全波整流电路（绝对值电路） 如果需要对小信号进行绝对值运算，可采用图所示电路。在电如果需要对小信号进行绝对值运算，可采用图所示电路。在电路中，电阻元件选择路中，电阻元件选择R1=R2=R4=R，R5=R/2，R6=nR。+-32612D112121212+-3261212ViU0R1R2R3R4R5R6R720k20k20k20k10k1N4148D2LM358LM3586.2k10kU01模拟集成电路

26、27+-32612D112121212+-3261212ViU0R1R2R3R4R5R6R720k20k20k20k10k1N4148D2LM358LM3586.2k10kU01当当 （正半周）时，二极管（正半周）时，二极管D2截止，截止，D1导通，导通，故故 0iUiURRU1201iinUURRURRU0156460当当 （负半周）时，二极管（负半周）时，二极管D1截止，截止，D2导通，导通，故故 0iU001UiinUURRU460模拟集成电路28可见输出形成全波整流。同理，若将可见输出形成全波整流。同理，若将D1、D2极性反接，可得到输极性反接，可得到输出极性相反的全波整流。出极性相反

27、的全波整流。（6） 通用窗口比较器通用窗口比较器VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+-321+-321121212121212121212123R1R2R3T8050+5V4.7kV0ViUHUL10k10k10kA1A2LM358LM3581N40011N400110k10k在元件选择与分类，或对生产现场进行监视与控制时，窗口比较器是很在元件选择与分类，或对生产现场进行监视与控制时，窗口比较器是很有用的。图有用的。图 所示即是一典型的窗口比较器电路。其中所示即是一典型的窗口比较器电路。其中UH为上限电压，为上限电压，UL为下限

28、电压，为下限电压，Vi为输入电压；当为输入电压；当ViUH或或ViUL时，运算放大器时，运算放大器A1或或A2输出高电平，三极管输出高电平，三极管T饱和导通，输出饱和导通，输出V00V；当；当ULViUH时，运算放时，运算放大器大器A1和和A2均输出低电平，三极管均输出低电平，三极管T截止，。截止，。模拟集成电路29输出输出V0=5V 。电路中。电路中A1、A2的输入端所加的双向嵌位二极管，的输入端所加的双向嵌位二极管，其保护作用。图中其保护作用。图中R3是一电阻，如需要，它可以是一个继电器是一电阻，如需要，它可以是一个继电器或指示灯或指示灯（7）三角波）三角波方波发生器方波发生器 虽然产生三

29、角波的电路很多，但用运算放大器构成的三角波发生器却具有虽然产生三角波的电路很多，但用运算放大器构成的三角波发生器却具有许多优点：产生波形的线性度好、稳定性好，且可以同时产生方波；输出频率许多优点：产生波形的线性度好、稳定性好，且可以同时产生方波；输出频率范围极宽，其低频可达范围极宽，其低频可达10-4Hz，高频方面约，高频方面约106Hz，且在十个数量级的频带范，且在十个数量级的频带范围内，可以连续地改变输出频率，同时可保证频率改变时，输出电压的幅度恒围内，可以连续地改变输出频率，同时可保证频率改变时，输出电压的幅度恒定不变。图所示电路即是一典型的三角波定不变。图所示电路即是一典型的三角波方波

30、发生器。率。在给定的参数条方波发生器。率。在给定的参数条件下，该电路的输出频率为件下，该电路的输出频率为45Hz500Hz。 模拟集成电路30VCC_CIRCLE+-326121212+-32612122 1212A1A2RWCtRtRpR5R1R43.3kR33.3k680 6VV01Vz1k100100k0.01uFR2tt01Z2CRVVFf1W2RRRF模拟集成电路31第第4章章 模拟集成电路及应用模拟集成电路及应用4.2 集成功率放大器集成功率放大器4.2.1 LM3864.2.1 LM386集成功率放大器集成功率放大器 1 1LM386LM386的特点的特点 32132132132

31、132132132132132112121212 1212121212321+-R150KT1T2R2R315K15KR4R51501.35K15KR6R750KT3T4T5T6T7T8T9T10V+6418723地(a) LM386内部电路图12345678增益反相输入同相输入地输出V+旁路增益(b) LM386管脚排列图5模拟集成电路32 它是它是8脚脚DIP封装，消耗的静态电流约为封装，消耗的静态电流约为4mA，是应用电池，是应用电池供电的理想器件。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

32、在过外部连接的变化可在20200范围内调节。范围内调节。 其供电电源电压范围为其供电电源电压范围为415V，在，在8W负载下，最大输出功负载下，最大输出功率为率为325mW，内部没有过载保护电路。，内部没有过载保护电路。 功率放大器的输入阻抗为功率放大器的输入阻抗为50k，频带宽度，频带宽度300kHz。2 2LM386LM386的典型应用的典型应用 LM386使用非常方便。它的电压增益近似等于使用非常方便。它的电压增益近似等于2倍的倍的1脚和脚和5脚电阻值除脚电阻值除以以T1和和T3发射极间的电阻（图中为发射极间的电阻（图中为R4+R5）。所以图是由）。所以图是由LM386组成的最组成的最小

33、增益功率放大器，总的电压增益为：小增益功率放大器，总的电压增益为：20k35.1k15.0k1526245RRR模拟集成电路33C2是交流耦合电容，将功率放大器的输出交流送到负载上，是交流耦合电容，将功率放大器的输出交流送到负载上，输入信号通过输入信号通过Rw接到接到LM386的同相端。的同相端。C1电容是退耦电容，电容是退耦电容，R1-C3网络起到消除高频自激振荡作用。网络起到消除高频自激振荡作用。VCC_CIRCLEVCC_CIRCLE1212+-1651472V+(4 12V )LM386+C1100nC2220uF8 扬 声 器C3R147n10RW10KVi23645模拟集成电路34

34、 若要得到最大增益的功率放大器电路，可采用图电路。在若要得到最大增益的功率放大器电路，可采用图电路。在该电路中，该电路中，LM386的的1脚和脚和8脚之间接入一电解电容器，则该电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：路的电压增益将变的最大： 200k15.0k152246RRAVVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+-16514712122V+(4 12V )LM386+C1100nC2220uF8 扬 声 器C3R147n10RW10KVi23645+C410uF18模拟集成电路35 电路的其他元件的作用与图作用一样。若要得到任意增益的功电路的其他元件的作用与图作用一样。

35、若要得到任意增益的功率放大器，可采用图所示电路。该电路的电压增益为：率放大器，可采用图所示电路。该电路的电压增益为：2546/2RRRRAV在给定参数下，该功率放大器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。VCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+-1651471212212V+(4 12V )LM386+C1100nC2220uF8 扬 声 器C3R147n10RW10KVi2364510uF18+C4R21.2K模拟集成电路364.1.2 高功率集成功率放大器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集成功率放大器是一种内

36、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，引出脚仅有紧凑，引出脚仅有5只，补偿电容全部在内部，外围元件少，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且在自动控制装置中也广泛使用.1 1TDA2006TDA2006的性能参数的性能参数TDA200621345 音频功率放大器集成电路音频功率放大器集成电路TDA2006 采用采用5脚单边脚单边双列直插式封装结构，图是其外型和管脚排列图。双

37、列直插式封装结构，图是其外型和管脚排列图。1脚是信号输入端子；脚是信号输入端子；2脚是负反馈输入端子；脚是负反馈输入端子；3脚是脚是整个集成电路的接地端子，在作双电源使用时，即整个集成电路的接地端子，在作双电源使用时，即是负电源（是负电源（-VCC）端子；）端子；4脚是功率放大器的输出脚是功率放大器的输出端子；端子；5脚是整个集成电路的正电源（脚是整个集成电路的正电源（+VCC）端子。）端子。 模拟集成电路37表3-5 TDA2006的性能参数参数名称符号单位测 试 条 件规 范最小典型最大电 源 电 压VCCV6V15V静 态 电 流ICCmAVCC=15V4080输 出 功 率P0WRL=

38、4W， f=1kHz,THD=10%12RL=8W，f=1kHz,THD=10%68总谐波失真率THD%P0=8W，RL=4W，f=1kHz0.2频 率 响 应BWHzP0=8W，RL=4W40140000输 入 阻 抗RiMf=1kHz0.55电压增益（开环）AVdBf=1kHz75电压增益（闭环）AVdBf=1kHz29.53030.5输入噪声电压eNVBW=22Hz22kHz，RL=4W3模拟集成电路382 2TDA2006TDA2006音频集成功率放大器的典型应用音频集成功率放大器的典型应用VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+-3261812121212121

39、2+C1C2C3C4C5RLR1R2R3213451N4001 2+Vcc-VccR42.2uF100uF100uF0.22uF22uF22K22K680 图电路是图电路是TDA2006集成电路组集成电路组成的双电源供电的音频功率放大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。音频信号电源供电的音响设备。音频信号经输入耦合电容经输入耦合电容C1送到送到TDA2006的同相输入端（的同相输入端（1脚），功率放大脚），功率放大后的音频信号由后的音频信号由TDA2006的的4脚输脚输出。由于采用了正、负对称的双出。由于采用了正、负对称的双电

40、源供电，故输出端子（电源供电，故输出端子（4脚）的脚）的电位等于零，因此电路中省掉了电位等于零，因此电路中省掉了大容量的输出电容。大容量的输出电容。 电阻电阻R1、R2和电容器和电容器C2构成负反馈网络，其构成负反馈网络，其闭环电压增益：闭环电压增益： 4 .3368. 0221121VfRRA模拟集成电路39 电阻电阻R4和电容器和电容器C5是校正网络，用来改善音响效果。两只二是校正网络，用来改善音响效果。两只二极管是极管是TDA2006内大功率输出管的外接保护二极管。内大功率输出管的外接保护二极管。3. 单电源供电单电源供电 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，在中

41、、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，这时可采用图所示的这时可采用图所示的TDA2006工作在单电源下的典型应用电路。音频信号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经输入耦合电容C1输入输入TDA2006的输入端，功率放大后的音频信号经输的输入端，功率放大后的音频信号经输出电容出电容C5送到负载送到负载RL扬声器。电阻扬声器。电阻R1、R2和电容和电容C2构成负反馈网络，构成负反馈网络，其电路的闭环电压放大倍数：其电路的闭环电压放大倍数：9.327.41501121VfRRA 电阻电阻R6和电容和电容C6同样是用以改善音响效果的校正网络。电阻同样是用以改善音响效

42、果的校正网络。电阻R4、R5、R3和电容和电容C7用来为用来为 TDA2006设置合适的静态工作点的，使设置合适的静态工作点的，使1脚在静态时获脚在静态时获得电位近似为得电位近似为1/2VCC。 模拟集成电路40VCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+-326181212121212121212+C1C2C3C4RLR1R2213451N4001 2+VccR42.2uF100uF100uF0.22uF22uFC4100pFR3R4R5100K100K100K+C722uFC6+C52200uFTDA2006150K4.7K1模拟集成电路415.2 线性集成稳压器线性集成稳压器 5.2.1

43、三端固定集成稳压器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的特点 三端固定集成稳压器包含三端固定集成稳压器包含7800和和7900两大系列，两大系列，7800系列是三端固系列是三端固定正输出稳压器，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。集成稳压器的主流产品。7800系列按输出电压分有系列按输出电压分有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等品种；按输

44、出电流大小分有、等品种；按输出电流大小分有、3A、5A、10A等等产品；具体型号及电流大小见表产品；具体型号及电流大小见表3-6。例如型号为。例如型号为7805的三端集成稳压的三端集成稳压器，表示输出电压为器，表示输出电压为5V，输出电流可达。注意所标注的输出电流是要，输出电流可达。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系列的三端稳系列的三端稳压器也有压器也有-5V-24V七种输出电压，输出电流有、三种规格，具体型七种输出电压，输出电流有、三种规格，具体型号见表号见表3-7。模拟集成电路42 7800系列属于

45、正压输出，即输出端对公共端的电压为正。根系列属于正压输出，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，其封装形式分为据集成稳压器本身功耗的大小，其封装形式分为TO-220塑料塑料封装和封装和TO-3金属壳封装，二者的最大功耗分别为金属壳封装，二者的最大功耗分别为10W和和20W（加散热器）。管脚排列如图（加散热器）。管脚排列如图3.4.1(a)所示。所示。UI为输入端，为输入端，UO为输出端，为输出端，GND是公共端（地）。三者的电位分布如下：是公共端（地）。三者的电位分布如下：UIUOUGND(0V)。最小输入。最小输入输出电压差为输出电压差为2V，为可靠起见，为可靠起见，一般

46、应选一般应选46V。最高输入电压为。最高输入电压为35V。CW78 CW79 输入输入地地输出输出(a)(b)模拟集成电路43 7900系列属于负电压输出，输出端对公共端呈负电压。系列属于负电压输出，输出端对公共端呈负电压。7900与与7800的的外形相同，但管脚排列顺序不同，如图外形相同，但管脚排列顺序不同，如图3.4.1(b)所示。所示。7900的电位分布的电位分布为：为：UGND(0V)-UO-UI。另外在使用。另外在使用7800与与7900时要注意，采用时要注意，采用TO-3封装的封装的7800系列集成电路，其金属外壳为地端；而同样封装的系列集成电路，其金属外壳为地端；而同样封装的79

47、00系系列的稳压器，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压电源时若将7800的外壳接印刷电路板的公共地，的外壳接印刷电路板的公共地，7900的外壳及散热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。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）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所示。图（三端固定集成稳压器的典型应用电路如图所示。图（a）适合）适合7800系列，系

48、列，UI、UO均是正值；图（均是正值；图（b）适合）适合7900系列，系列，UI、UO均是负值；其中均是负值；其中UI是整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，一般要接入要接入C1m mF和和C2m mF电容，其目的是使稳压器在整个输入电压和输出电流电容，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，电容器应选用频率特性好的陶瓷电

49、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m mF的电解的电解电容。电容。模拟集成电路44VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE1212CW7800DC1UiC2C0U0CW7900-Ui-U0C1C2C0D+(b)(a)0.33 F0.33 F0.1 F0.1 F（2）确保不毁坏器件的措施）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

50、的结温不超过额定值。但若器件使用条件超出其规，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（输出端接比较大电容时（CO25m mF），一旦稳压器的输入端出现短路，输），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结泄放电荷，因大容量电容器释放能量比较大，故也可

51、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），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图），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，二极管为输出电容器CO提供泄放通路。提供泄放通路。模拟集成电路45（3）稳压器输入电压值的确定）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压器工作在

52、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稳压器输入和输出之间的最小压差(UIUO)min；稳压器输入电压的纹波；稳压器输入电压的纹波电压电压URIP，一般取，一般取UO、(UIUO)min之和的之和的10%；电网电压的波动引起；电网电压的波动引起的输入电压的变化的输入电压的变化 ，一般取，一般取UO、(UIUO)min、URIP之和的之和的10%。对于集成三端稳压器，。对于集成三端稳压器，具有较好的稳压输出特性。例如对于输出为具有较好的稳

53、压输出特性。例如对于输出为5V的集成稳压器，其最小的集成稳压器，其最小输出电压输出电压UI为：为：IUVUU102)(OI）（V5 .877.07 .025)(IRIPmin0I0IminUUUUUU模拟集成电路464.2.2 三端可调集成稳压器三端可调集成稳压器它分为它分为CW317(正电压输出正电压输出)和和CW337(负电压输出负电压输出)两大系列，每个两大系列，每个系列又有系列又有100mA、3A等品种，应用十分方便。就等品种，应用十分方便。就CW317系列系列与与CW7800系列产品相比，在同样的使用条件下，静态工作电流系列产品相比，在同样的使用条件下，静态工作电流IQ从从几十几十m

54、A下降到下降到50m mA，电压调整率，电压调整率SV由由0.1%/V达到达到0.02%/V，电流，电流调整率调整率SI从从0.8%提高到提高到0.1%。三端可调集成稳压器的产品分类见表。三端可调集成稳压器的产品分类见表3-8所示。所示。CW117/217/317CW137/237/337ADJU0UiADJ-Ui-U0模拟集成电路47CW317、CW337系列三端可调稳压器使用非常方便，只要在输出端上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所示，其中图如图所示，其

55、中图3.4.4(a)是是CW317系列正电压输出的标准电路；图系列正电压输出的标准电路；图3.4.4(b)是是CW337系列负电压输出的标准电路。系列负电压输出的标准电路。VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEC1C2R11212D112D21222D212D11212R112C2C1Ui213LM3171N40071N4007C3+120R2U011N40071N4007C3120R2-UiLM33732+-U00.1 F0.1 F10 F10 F10 F10 F(a)(b)1(25.11050)1(25.11226120RRRRRU 在空载情况下，

56、为了给在空载情况下，为了给CW317的内部电路提供回路，并保证输出电压的稳定，的内部电路提供回路，并保证输出电压的稳定，电阻电阻R1不能选的过大，一般选择不能选的过大，一般选择R1=100120W W。调整端上对地的电容器。调整端上对地的电容器C2用于用于旁路电阻旁路电阻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的取值在的取值在10m mF左右。左右。模拟集成电路484.2.3 集成稳压器典型应用实例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正、负对称固定输出的稳压电源利用利用CW7815和和CW7915集成稳压器，可以非

57、常方便地组集成稳压器，可以非常方便地组成成15V输出、电流的稳压电源，其电路如图所示。该电输出、电流的稳压电源，其电路如图所示。该电源仅用了一组整流电路，节约了成本。源仅用了一组整流电路，节约了成本。模拟集成电路492从零伏开始连续可调的稳压电源从零伏开始连续可调的稳压电源由于由于CW317集成稳压器的基准电压是，且该电压在输出端和调整集成稳压器的基准电压是，且该电压在输出端和调整端之间，使得图所示的稳压电源输出只能从向上调起。如果实现端之间，使得图所示的稳压电源输出只能从向上调起。如果实现从从0V起调的稳压电源，可采用图所示的电路。电路中的起调的稳压电源，可采用图所示的电路。电路中的R2不是

58、直不是直接接到接接到0V上，而是接在稳压管上，而是接在稳压管DZ的阳极上，若稳压管的稳压值取的阳极上，若稳压管的稳压值取，则调节，则调节R2，该电路的输出电压可从，该电路的输出电压可从0V起调。稳压管起调。稳压管DZ也可用两也可用两只串联二极管代替。电阻只串联二极管代替。电阻R3起限流作用。起限流作用。VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE1212122UiCW317DZR3-10V1KR1120R2C1C2U00.1 F0.33 F模拟集成电路503跟踪式稳压电源跟踪式稳压电源 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集成稳压器组成的跟踪式稳压电源如图所示。第一级集成稳压器如图所示。第一级集成稳