模拟电路功能模块设计

2．根据反馈极性选择不同的分析方法
当反馈极性为负反馈时，运放工作在线性状态
运用“虚短” ，同相输入端“p”与反相输入端“n”
的电位相等：
vp≈vn
运用“虚断”，输入运放的端子电流都为0：
ip＝-in＝0
当没有反馈通路、反馈极性为正反馈时，运放工作在 非线性状态
提示：无论工作在线性或非线性状态，集成运放两个输入端 的工作电流始终为0。
模拟电路一般包含信号振荡、信号放大及处理、驱动、反馈、 电源等功能电路。 基本结构框图：
1．信号源：最常用的模拟信号源是利用自激振荡产生正弦、 矩形、三角、阶跃等波形，也可以是传感器转换的电信号。 2．信号处理：包括信号的放大或转换，还涉及振荡、滤波、 求和、求差、积分、微分、电压比较等衍生功能。
3wk.baidu.com1.1 模拟电路的基本结构
3.2.4 集成运放的负载驱动能力
集成运放的输出电流较小，一般能直接驱动10mA以内的阻性负载。 提高驱动能力的方法：
3．驱动：信号驱动电路把前级电路传送来的电信号输出至 扬声器、继电器、表头等设备或负载，实现其特定的功能。 4．反馈：把输出引回到输入来控制电路，以改善电路特别 是放大电路的工作性能。 5．电源：电源主要向电路系统中的各个模拟电路单元提供、 转换电能。
3.1.2 模拟电路的发展趋势
经过几十年持续地提升与进步，模拟电路已经进入一个相对 成熟的稳定发展阶段。 1．集成化 很多采用传统分立元件（如三极管、MOSFET、运放）及相 应外围元件构成的模拟电路系统已经逐步实现了集成化。
3.2.3 集成运放的输出调零
▲有调零引脚的常用集成运放的调零电路
将输出调零引脚，配合外接电位器即可实现零点调节
技巧：在进行运放输出调零时，需要对电路的输入端接地置零， 然后使用数字万用表的直流电压挡检测运放输出引脚对地的电压。 调零电位器首选3296型多圈电位器，用钟表螺丝刀进行调节；调 零完成后，需要用热熔胶或油漆固定电位器铜螺母。
3．数字化 模拟电路的数字化发展趋势非常明显。
例如：MP3代替了磁带；数字式的DDS信号发生器；数字电 源；数码相机等。
3.1.2 模拟电路的发展趋势
4．模块化
将一定功能的模拟电路单元设计成单独的模块（模组）提供 给用户，用户可方便快捷地使用模块完成方案设计，缩短了 产品的设计周期，同时也能保证产品的可靠性能及精度等级。 【例3-1-3】 常用的模拟电路模块包括：电源模块、滤波器 模块、锁相环模块等。
3.2.3 集成运放的输出调零
▲没有调零引脚的集成运放可通过添加运算（加法或减法） 电路单元，进行等效调零
（a）添加调零电路后，电路演变为差动减法电路 （b）引入调零电位器后，改变了电路的负反馈量。 【例3-2-2】 当前许多具有自归零、低漂移特性的新型集成运放已 无须调零，其本身输出的漂移量很小，如零漂移集成运放OPA378 的漂移仅为0.1μV/℃，对电路的性能影响较小，基本可以忽略。
优势：降低电子产品的设计难度、生产装配难度和故障率。
【例3-1-1】 由分立元件构成的功放电路复杂，电路调试 难度大，而采用集成功放则只需少量的外围元件即可完成相 同的功能，且无须调试。
3.1.2 模拟电路的发展趋势
2．高频化 高频化代表了模拟电路的一种发展趋势，高频化模拟电路的 单元体积更小，频率范围更宽，能够处理的信息也更为丰富。 【例3-1-2】 20世纪90年代以前，开关电源电路的频率一般 小于100kHz，而近几年来，一些高频开关电源电路的工作频 率已经接近1MHz或更高。
3.2.1 集成运放电路的实用分析方法及步骤
3．实际运放在使用时的特征 （1）输入阻抗在 106 Ω以上，对输入信号或多或少具有一 定的衰减或消耗。
（2）输出阻抗在几十至几百欧姆之间，不建议直接用于驱 动负载元件。
（3）即使输入信号为0（如直接接地），集成运放通电工作 时，其输出端也会产生无规律的输出，因此当集成运放被 用于较高精度的直流放大时，原则上需要进行调零。
3.1 模拟电路设计概述
模拟电路设计的几点建议：
多查阅成熟的模拟电路设计方案，了解电路功能及元器 件在电路中的作用；
尝试对电路进行仿真，学会分析实验电路结构、参数变 化对电路运行结果的影响；
搭建测试电路，尽量尝试完成电路的预定功能，感受理 论与实践的差别及联系。
3.1.1 模拟电路的基本结构
3.2 集成运放基础
3.2 集成运放基础
集成运放是一种具有很高电压放大倍数（增益）的线性集 成器件，内部采用多级直接耦合的电路结构，具有集成度 高、使用方便等优点，但存在一定输出漂移（零漂/温漂）。
集成电路运算放大器的内部组成单元
3.2 集成运放基础
集成电路运算放大器的逻辑符号
（a）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号
《硬件电路设计与电子工艺 基础》
西南科技大学：曹文 ，刘春梅
3 模拟电路功能模块设计
3.1 模拟电路设计概述 3.2 集成运放基础 3.3 电压放大及转换电路设计 3.4 电压比较器电路设计 3.5 功率放大电路设计 3.6 有源滤波电路设计 3.7 波形发生器电路设计 3.8 晶体管驱动电路设计
（4）集成运放在精度、带宽、速度、价格等实际指标之间 往往很难取得一致。
3.2.2 集成运放的电源供电
集成运放的供电电压常用取值包括±18V、±15V、±12V、 ±9V、±5V、±3V等。
集成运放多采用双电源供电，也 有些型号采用单电源。
右图中C1、C2被分别用于“正/
负”电源的退耦与滤波。
【例3-2-1】 个别低电压运放的电源电压甚至已经降到1V以下，如 LMV951；而对于为提高输出电压动态范围而设计的高压运放，电 源电压甚至可达100V左右，如OPA454。 提示： 随着CMOS微电子工艺的发展，近年来低电压单电源运 放的增长趋势明显。
3.2.1 集成运放电路的实用分析方法及步骤
1．将集成运放视为理想运放，满足以下特征
▲开环电压增益→∞（很高） ▲输入阻抗 →∞ （很大） ，流入的工作电流 →0（虚断）
▲输出电阻→0 （很小）
▲运放的带宽 →∞ （很大）
▲失调电压、失调电流、零点漂移、噪声→0 （很小）
3.2.1 集成运放电路的实用分析方法及步骤