模拟集成电路ppt课件

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第二章 模拟类集成电路一．特点 1 应用电路简单，外围元件少 2 输入电压宽（1～30V） 3 静态电流小（≤95μA）二．应用领域 一切需要小体积直流电源的场合。三．应用说明LT1073是一种多用途微功耗DC/DC变换IC，仅需少量的外围元器件就可以组成应用电路，LT1073可以组成升压或降压DC/DC变换电路，但应用得比较广的是升压电路。LT1073的内部结构如图2-1，它由212mV的基准电压源、比较器A1、误差放大器A2、振荡器OSC（19KHz）、驱动器等组成。 误差放大器A2的应用: 在电池供电的仪表中，利用误差放大器可检测电池电压的变化情况，如图2-3所示。因为误差放大器A2是集电极开路输出的，因此需要接上拉电阻R3，外接电阻R1和R2组成分压器完成对电池电压的取样工作，其分压值与片内的212 mV基准电压进行比较，由Ao端输出电池电压低的信号Vo。 当SET端的电压大于212mV时，Ao端输出高电平，否则输出低电平，此信号经逻辑电路即可判断出电池E的输出电压的具体情况。设VLB为池电压低的阈值，在输出电压的转折点处有： 整理得: 由上式即可确定R1和R2的参数。 四．典型应用 1.管脚排列的应用及定义见图2-4。 图2-6的电路是LT1073的另一应用电路。本电路的输入电压为5V，输出也是＋12V，C1是输入滤波电容，其余同图5。由于电源电压较高，储能电感和滤波电容的值均较大，当电源电压降到4.5V时输出电流仍可达130mA。 由于输入电压大于2V，应在1脚至电源加限流电阻R1。此处取值50Ω（同时注意功率）。以防止开关管过流而损坏。第三节 变压器耦合精密隔离放大器3656 的工作原理及应用 线性隔离放大器一般有两种：变压器隔离线性放大器和光电隔离线性放大器，其目的是隔离被放大的模拟信号。这里介绍变压器隔离线性放大器的3656工作原理、特点及应其用。 一 特点 1．内设隔离电源，隔离测试电压大于8000V 2．漏电流小于0.5μA(120V/60Hz) 3．具有三端口隔离特性(输入、输出和电源相互隔离，不共地) 4．隔离抑制比，125dB 二 应用领域 1．医疗器械 2．工业控制 3．信号变换及微弱信号放大 三 应用说明 1. 工作原理 内部结构原理见图2-7。 图2-7是3656的工作原理方框图。其中输入运放和输出运放已接成单位增益同相缓冲器的最简单形式。如果需要也可接成具有增益的放大电路。 3656采用一个具有多个绕组的小型变压器进行信号和电源的隔离，由外接+15V供电的脉冲发生器作为放大器的电源，工作频率为750KHz。脉冲发生器将＋15V直流电源变成交流信号后通过绕组W1加到变压器的铁心上。来自次级绕组W2、W3、W4、W5的电压经D1、D2、D3和D4整流和滤波后为输入和输出级提供两路正、负隔离电源。 输入级电源：+V和-V，输入级电源由W2、W3、D1、D3和滤波电容C1，C2组成，电容已封在放大器内。 输出级电源：V+和V-，输出级电源由W3、W5、D2、D4和外接滤波电容C3，C4（0.47uF）组成。 输入信号经调制后，由W6和W7藕合到两个相匹配的解调器D1和D2，两个解调器的特性完全一致，其输出阻抗为100KΩ。一个解调器D1在输入级，另一个解调器D2在输出级。两个解调器在10和11脚上输出相同的电压（相对于各自的公共端3和7）。 在输入级，放大器A1，调制器M和解调器D1三者接成负反馈回路。6脚上的电压等于7脚上的输入信号电压。因此11脚对17脚的电压等于10脚对3脚的电压，由于A2也接成单位增益，因此有15脚上的电压等于11脚上的电压，最终使15脚上的输出电压等于7脚上的输入电压。而15脚和7脚之间是隔离的，无电流流过的，从而达到了输入和输出信号之间完全隔离的目的。 根据不同应用电路的要求，3656内部的A1和A2可以接成增益大于1的放大器，也可以通过外部隔离电源分别为A1和A2供电而不用内部的电源。 3656在设计应用中的注意事项： 1）两个解调器的输出阻抗为100K，使用时应注意阻抗的匹配，解调器的负载阻抗应不小于2M。 2）解调器的输出电压不应超过5V，否则易产生失真。 内部隔离电源的负载电流不应超过5mA，超过时应外接电容补偿，建议电容值应大于0.1uF/mA。 2.管脚排列及定义见图2-8。 1 +V电源 11 输出级解调器输出端 2 调制器输入端 12 V-电源 3 输入级公共端 13 A2正相输入端 4 –V电源 14 A2反相输入端 5 平衡调节端 15 A2输出端 6 A1反相输入端 16 V+电源 7 A1正相输入端 17 输出级公共端 8 平衡调节端 18 空 9 A1输出端 19 供电电源正极端 10 输入级解调器输出端 20 供电电源负极端 3．典型应用 V/I转换器的工作原理如图2-9。虚线框为放大器部分，工作电源独立，其作用是保证Vi=VA，T和24V源保证电路能提20mA电流。由于放大器接成跟随器，所以有VA=Vi=1～5V。 图 2-10是应用3656设计的1～5V/4～20mA隔离转换器。本电路由24V电源供电，通过7815输出15V电压为3656供电。1～5V信号电压经100KΩ平衡电阻接到A1的同相输入端7脚，A1经调制器M，输入解调器D1与A1的反相输入端相连，组成单位增益电路。输出级A2的输出端接三极管基极，集电极接24V电源，发射极经100KΩ平衡电阻反馈至A2的反相输入端14，输出解调器D2的输出信号送A2的同相端13，三极管的发射极同时经250Ω精密电阻接输出级公共端17，这样，由A2、三极管、250Ω采样电阻和RL构成了精密的V/I变换电路，当输入1～5V电压信号时，通过250Ω电阻就转换成4～20mA的三极管发射极电流。其中来自24V电源的集电极电流IOUT将通过RL流回24V电源负端，实现了电流输出功能。为保证转换精度，三极管应有足够大的β。第三节 精密低漂移4～20ma变送器XTR101 的工作原理及应用一．特点 1．仪表放大器输入级 失调电压低：≤30uV 电压漂移低：≤ 0.75μV/℃ 非线性误差小：≤0.01% 2．两线制工作(信号和电源由两根线传输) 3．电源电压范围宽：11.6～40V 4．工作温度范围：-40℃～+85℃ 二．应用领域 1．工业过程控制 2．电阻电桥输入 3．热电偶输入 4．热电阻输入 三．应用说明 1．工作原理 XTR101的简化工作原理图如图2-11 。 A1和A2为仪用放大器，A3和Q1组成可控电流源。由虚地的概念得知，当传感器的信号e1和e2分别加在3脚和4脚上时，5脚与3脚等电位，6脚与4脚等电位。故5脚和6脚两端即量程调节电阻RS两端的电压即为eIN=e2-e1，RS上的电流IS=eIN/RS，内部电路在设计时已保证：在Is=0时，Io=2mA。同时加上流出10脚和 11脚各1mA的基准参考电流，使流出变送器的输出电流IL总计为4mA，这正是Ⅲ型仪表的标准低端输出。 当来自传感器的信号电压eIN加到3脚和4脚时，则有电流IS = eIN /Rs 流过Q，在Q和A3等元件的控制下输出电流IL线性增加。为使在传感器的最大输出量程时变送器能给出20mA的标准满量程电流信号，由公式 3.管脚排列及定义 XTR101的管脚排列见图2-13。大部分引脚前面已做了介绍，在此说明未介绍的部分。12脚和9脚是外接NPN型三极管的B和E，三极管的C通过一个电阻（约750Ω）接8脚，其目的是减轻XTR101的输出，一般不用。13脚是带宽控制，一般不用。 4.典型应用 典型应用电路见图2-14。此应用电路是用铂电阻Pt100作为温度传感器的温度变送器。 由于铂电阻是正温度系数的传感器，因此将其接在XTR101的4脚，零输入信号的平衡电阻R1接在XTR101的3脚。10脚和11脚是1mA的恒流输出，适当的选择R1即可保证e2≥e1。RS是量程电阻。 电路参数的计算：例： 用XTR101设计一个温度变送器。温度的测量范围为+25℃～+150℃，传感器选用Pt100，输出电流为4～20mA。 由电路原理图知，在此，我们需要计算电阻R1，RS和R2的阻值。 由铂电阻的特性得：Pt100在0℃时为100Ω，在266℃时为200Ω，则其温 度灵敏度为（简单计算）： 第四节 电力线载波通信集成电路LM1893 的工作原理及应用 一．LM1893的主要功能及特点 LM1893是国半公司生产的用于电力线载波通信的集成电路。可完成串行数据的半双工通信，又有发送和接收数据的全部功能。控制器与少量的外围元器件即可构成完整的电力线载波通信收发系统，并具有灵敏度高，抗干扰能力强的优点。 LM1893具有下列主要特点： 1．采用抗噪声的FSK调制技术 2．数据传输高达4.8KB 3．采用正弦波驱动以减少射频干扰 4．载波频率可在50KHz～300KHz之间选择 5．与TTL、CMOS电平兼容 6．适合现有各种电力线路 二.LM1893的内部结构及工作原理 LM1893的内部结构如图 2-15。 LM1893由发送部分和接收部分构成，数据的发送部分由FSK调制器，电流控制振荡器，正弦波形成器，输出放大器和自动电平控制电路（ALC）构成。接收部分由限幅放大器、锁相环信号解调器、低通滤波器、直流消除电路及噪声滤波电路等构成。电路的工作状态由发送/接收端T/R信号控制。当T/R为高电平时，电路处于发送状态，要发送的数据首先送入FSK调制器，产生开关控制电流，驱动电流控制振荡器使其产生±2.2%频偏的三角波，之后，经正弦波形成电路，形成已调制的正弦波信号，经输出放大器放大后输出到线路耦合电路送到电力线上。由于电力线路上特别是低压电力线路上的负载情况比较复杂，由此引起信号电压的幅度超出额定电平时，由ALC电路控制放大器的输出幅度，使其保持在稳定的范围内。当T/R为低电平时，发送电路禁止工作，接收电路正常工作。经线路耦合电路送来的已调制的载波信号送入芯片，经限幅放大后，经锁相环电路解调出数据信号，再经滤波，比较整形，再滤波后输出解调后的数据信号。 三．引脚功能及技术参数 LM1893为双列直插式结构（DIP），有18个引脚，见图2-16。　　　 各引脚功能如下 1，2：电流控制振荡器外接电容，此电容决定振荡器的振荡频率； 3：锁相环外接电容； 4：锁相环外接电阻； 此两元件决定锁相环的锁相频率，捕捉范围； 5：发送/接收控制，为1时发送，为0时接收； 6：外接保持电容，为直流消除电路提供合适电压，典型值为2.2V； 7：ALC稳定控制，控制ALC电路的动态特性； 8：外接提升三极管射极，用于提高发射功率，也可不接； 9：外接提升三极管管基极，用于提高发射功率，也可不接； 10：载波I/O口，载波信号的收发端； 11：5.6V电压输出，用于TTL电平转换； 12：数据输出，解调后的数据输出端； 13：接积分电容，用于消除脉冲干扰； 14：地； 15：电源； 16：限幅放大器滤波电容，抑制线路工频干扰； 17：数据输入，被发送数据输入端； 18：载波频率调节，调节电流控制振荡器的控制电流，从而调节载波频率。 四.LM1893的应用 LM1893含有数据调制解调的全部功能，只需外接少量元器件，并设计出控制单元和线路耦合变压器，即可构成电力线载波通信系统，典型应用如图2-17。 第五节 脉宽调制（PWM）集成电路SG3525 的工作原理及典型应用 SG3525是功能比较完美的PWM类集成电路，主要用于开关电源，亦可用于小型直流电机的调速系统中。共有三个类型： SG1525：军品级（-55～+125℃） SG2525：工业级（-40～+85℃） SG3525：民品级（0～70℃）一．主要特点 1．外围电路简单，使用方便 2．保护功能齐全 3．具有软启动特性 4．死区可调二．应用领域 主要应用于开关电源电路，也可用于随动系统直流电机调速电路中。 三．工作原理及管脚意义 SG3525的功能框图 2-18，管脚排列及定义见图 2-19。 1脚，为误差放大器的反向输入 2脚，为误差放大器的同相输入； 3 脚，同步端，主要用于多个SG3525联 用的同步； 4 脚，振荡信号输出； 5 脚，接定时电容CT； 6 脚，接定时电阻RT，CT和RT决定输出 信号的频率； 7 脚，CT放电回路，在5、7之间可接一个 电阻，决定死区的大小，也可直接 接通，即无死区；见图2-20。 无死区时： RT = 2～150K CT = 0.001～0.1μF 有死区时: R=0～500Ω 设置死区其目的是防止输出级两个输出管同时导通. 1．驱动MOS管推挽 电路，见图 2-21。 3. 驱动双极型管推挽电 路，见图2-23 。 5．并联使用，见图2-25。第三章 A/D类集成电路第一节 V/F转换器件的工作原理及应用（AD650） （此种芯片不是新品，但很典型，因此作一介绍） 　目前A/D转换技术得到了广泛的应用，在各种仪器、仪表及控制中均能见到。但在某些要求数据远距离传输，精度要求高，资金有限的场合，采用一般的A/D转换技术就有许多不便，这时可使用V/F转换器件来代替A/D器件。 V/F器件的功能是把电压信号转变为频率信号。有良好的精度、线性和积分输入特点。此外它的应用电路简单，外围元件性能要求不高，对环境适应能力强，价格便宜。因此在一些非快速A/D转换中，V/F器件比较受欢迎。 此类器件常用的有LM131，LM231，LM331，VFC32，AD650，AD651等，在此介绍AD650。 三．功能框图及引脚排列 A/D650的内部结构及引脚定义见图 3-1。 第二节 双积分型A/D转换器MC14433 的工作原理及应用 MC14433是一片早期推出的A/D芯片，现在很多资料都是介绍其与单片机的配合使用，在此主要介绍其独立应用。（用其设计数字电压表） 第三节 AD7705/7706 16位Σ-ΔA/D转换器 原理及其应用 二．功能框图和引脚排列 引脚排列如图3-16所示，功能框图见图3-17，AD7706部分引脚（6，7，8，11）与AD7705不同，已标注在图中括号内。三．应用说明 AD7705/7706是完整的16位A/D转换器。外接晶体振荡器、精密基准源和少量去耦电容，即可连续进行A/D转换。下面对器件的几个重要部分和特性作简要说明。 第三章 具有微处理器接口类集成电路 第二节 MAX7219串行LED显示的工作原理、典型应用 及驱动程序的设计65T红软基地