模拟集成电路及应用.ppt

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1、第五讲第五讲 模拟集成电路及应用模拟集成电路及应用5.1 集成功率放大器集成功率放大器5.1.1 LM3865.1.1 LM386集成功率放大器集成功率放大器 1 1LM386LM386的特点的特点 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通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，最大输出负载下，最大输出

2、功率为功率为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脚电阻值除以脚电阻值除以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）。所以图是由以图是由LM386组成的最小增益功率放大器，总的电压增益为：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，是交流耦合电容，将功率放大器的输

3、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。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：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。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：

4、率放大器，可采用图所示电路。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，引出脚仅有凑，引出脚仅有5只，补偿电容全部在内部，外围元件少，使用只，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，而且在自方便。不仅在录音机、组合音响等

5、家电设备中采用，而且在自动控制装置中也广泛使用动控制装置中也广泛使用.1 1TDA2006TDA2006的性能参数的性能参数 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脚单边双列直插式封装结构，图是其外型脚单边双列直插式封装结构，图是其外型和管脚排列图。和管脚排列图。1脚是信号输入端子；脚是信号输入端子；2脚脚是负反馈输入端子；是负反馈输入端子；3脚是整个集成电路的脚是整个集成电路的接地端子，在作双电源使用时，即是负电源接地端子，在作双电源使用时，即是负电源（-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

6、整个集成电路的正电源（+VCC）端子。）端子。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=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=22

7、Hz22kHz，RL=4W32 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 图电路是图电路是TDA2006集成电路集成电路组成的双电源供电的音频功率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、放大器，该电路应用于具有正、负双电源供电的音响设备。音负双电源供电的音响设备。音频信号经输入耦合电容频信号经输入耦合电容C1送到送到TDA2006的同相输入端（的同相输入端（1脚）脚），功率放大后的音频信号由，功率放大后的音频信号由TDA2006的的4脚输出。由于采脚输出。由于采用了正、负对称的双电源供电，用了正、负对称的双电源供电，故输出端子（故输出

8、端子（4脚）的电位等于脚）的电位等于零，因此电路中省掉了大容量零，因此电路中省掉了大容量的输出电容。的输出电容。电阻电阻R1、R2和和电容器电容器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：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，这时可采用图所示的电源，这时可采用图所示的TDA20

9、06工作在单电源下的典型应用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电路。音频信号经输入耦合电容C1输入输入TDA2006的输入端，功率的输入端，功率放大后的音频信号经输出电容放大后的音频信号经输出电容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，其电路的闭环电压放大倍数：构成负反馈网络，其电路的闭环电压放大倍数：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。电同样是用以改善音响效果的校正网络。电阻阻R4、R5、R3和电容和电容C7用来为用来为 TDA2006设置合适的静态工设置合适的静态工作点的，使作点的，使1脚在静态时

10、获得电位近似为脚在静态时获得电位近似为1/2VCC。5.2 线性集成稳压器线性集成稳压器 5.2.1 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 三三端端固固定定集集成成稳稳压压器器包包含含7800和和7900两两大大系系列列，7800系系列列是是三三端端固固定定正正输输出出稳稳压压器器，7900系系列列是是三三端端固固定定负负输输出出稳稳压压器器。它它们们的的最最大大特特点点是是稳稳压压性性能能良良好好，外外围围元元件件简简单单，安安装装调调试试方方便便，价价格格低低廉廉，现现已已成成为为集集成成稳稳压压器器的的主主流流产产品品。7800系系列列按

11、按输输出出电电压压分分有有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等等品品种种；按按输输出出电电流流大大小小分分有有0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A、10A等等产产品品；具具体体型型号号及及电电流流大大小小见见表表3-6。例例如如型型号号为为7805的的三三端端集集成成稳稳压压器器，表表示示输输出出电电压压为为5V，输输出出电电流流可可达达1.5A。注注意意所所标标注注的的输输出出电电流流是是要要求求稳稳压压器器在在加加入入足足够够大大的的散散热热器器条条件件下下得得到到的的。同同理理7900系系列列的的三三端端稳稳压压器器也也有有-5V-24V七七种种输输出出电电压压，输输出

12、出电电流流有有0.1A、0.5A、1.5A三种规格，具体型号见表三种规格，具体型号见表3-7。7800系系列列属属于于正正压压输输出出，即即输输出出端端对对公公共共端端的的电电压压为为正正。根根据据集集成成稳稳压压器器本本身身功功耗耗的的大大小小，其其封封装装形形式式分分为为TO-220塑塑料料封封装装和和TO-3金金属属壳壳封封装装，二二者者的的最最大大功功耗耗分分别别为为10W和和20W（加加散散热热器器）。管管脚脚排排列列如如图图3.4.1(a)所所示示。UI为为输输入入端端，UO为为输输出出端端，GND是是公公共共端端（地地）。三三者者的的电电位位分分布布如如下下：UIUOUGND(0

13、V)。最最小小输输入入输输出出电电压压差差为为2V，为为可可靠靠起起见见，一一般般应应选选46V。最最高高输入电压为输入电压为35V。7900系系列列属属于于负负电电压压输输出出，输输出出端端对对公公共共端端呈呈负负电电压压。7900与与7800的的外外形形相相同同，但但管管脚脚排排列列顺顺序序不不同同，如如图图3.4.1(b)所所示示。7900的的电电位位分分布布为为：UGND(0V)-UO-UI。另另外外在在使使用用7800与与7900时时要要注注意意，采采用用TO-3封封装装的的7800系系列列集集成成电电路路，其其金金属属外外壳壳为为地地端端；而而同同样样封封装装的的7900系系列列的

14、的稳稳压压器器，金金属属外外壳壳是是负负电电压压输输入入端端。因因此此，在在由由二二者者构构成成多多路路稳稳压压电电源源时时若若将将7800的的外外壳壳接接印印刷刷电电路路板板的的公公共共地地，7900的的外外壳壳及及散散热热器器就就必必须须与与印印刷刷电电路路板板的的公公共共地地绝绝缘，否则会造成电源短路。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三三端端固固定定集集成成稳稳压压器器的的典典型型应应用用电电路路如如图图所所示示。图图（a）适适合合7800系系列列，UI、UO均均是是正正值值

15、；图图（b）适适合合7900系系列列，UI、UO均均是是负负值值；其其中中UI是是整整流流滤滤波波电电路路的的输输出出电电压压。在在靠靠近近三三端端集集成成稳稳压压器器输输入入、输输出出端端处处，一一般般要要接接入入C1=0.33m mF和和C2=0.1m mF电电容容，其其目目的的是是使使稳稳压压器器在在整整个个输输入入电电压压和和输输出出电电流流变变化化范范围围内内，提提高高其其工工作作稳稳定定性性和和改改善善瞬瞬变变响响应应。为为了了获获得得最最佳佳的的效效果果，电电容容器器应应选选用用频频率率特特性性好好的的陶陶瓷瓷电电容容或或胆胆电电容容为为宜宜。另另外外为为了了进进一一步步减减小小

16、输输出出电电压压的的纹纹波波，一一般般在在集集成成稳稳压压器器的的输输出出端端并并入入一一几几百百m mF的的电解电容。电解电容。（2）确保不毁坏器件的措施）确保不毁坏器件的措施三三端端固固定定集集成成稳稳压压器器内内部部具具有有完完善善的的保保护护电电路路，一一旦旦输输出出发发生生过过载载或或短短路路，可可自自动动限限制制器器件件内内部部的的结结温温不不超超过过额额定定值值。但但若若器器件件使使用用条条件件超超出出其其规规定定的的最最大大限限制制范范围围或或应应用用电电路路设设计计处处理理不不当当，也也是是要要损损坏坏器器件件的的。例例如如当当输输出出端端接接比比较较大大电电容容时时（CO2

17、5m mF），一一旦旦稳稳压压器器的的输输入入端端出出现现短短路路，输输出出端端电电容容器器上上储储存存的的电电荷荷将将通通过过集集成成稳稳压压器器内内部部调调整整管管的的发发射射极极基基极极PN结结泄泄放放电电荷荷，因因大大容容量量电电容容器器释释放放能能量量比比较较大大，故故也也可可能能造造成成集集成成稳稳压压器器坏坏。为为防防止止这这一一点点，一一般般在在稳稳压压器器的的输输入入和和输输出出之之间间跨跨接接一一个个二二极极管管（见见图图），稳稳压压器器正正常常工工作作时时，该该二二极极管管处处于于截截止止状状态态，当当输输入入端端突突然然短短路路时时，二二极极管为输出电容器管为输出电容器

18、CO提供泄放通路。提供泄放通路。（3）稳压器输入电压值的确定）稳压器输入电压值的确定 集集成成稳稳压压器器的的输输入入电电压压虽虽然然受受到到最最大大输输入入电电压压的的限限制制，但但为为了了使使稳稳压压器器工工作作在在最最佳佳状状态态及及获获得得理理想想的的稳稳压压指指标标，该该输输入入电电压压也也有有最最小小值值的的要要求求。输输入入电电压压UI的的确确定定，应应考考虑虑如如下下因因素素：稳稳压压器器输输出出电电压压UO；稳稳压压器器输输入入和和输输出出之之间间的的最最小小压压差差(UIUO)min；稳稳压压器器输输入入电电压压的的纹纹波波电电压压URIP，一一般般取取UO、(UIUO)m

19、in之之和和的的10%；电电网网电电压压的的波波动动引引起起的的输输入入电电压压的的变变化化 ，一一般般取取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，具具有有较较好好的的稳稳压压输输出出特特性性。例例如如对对于于输输出出为为5V的的集集成成稳稳压压器器，其其最小输出电压最小输出电压UI为：为：5.2.2 三端可调集成稳压器三端可调集成稳压器它它分分为为CW317(正正电电压压输输出出)和和CW337(负负电电压压输输出出)两两大大系系列列，每每个个系系列列又又有有100mA、0.5A、1.5A、3A等等品品种种，应应用用十十分分方方便便。就

20、就CW317系系列列与与CW7800系系列列产产品品相相比比，在在同同样样的的使使用用条条件件下下，静静态态工工作作电电流流IQ从从几几十十mA下下降降到到50m mA，电电压压调调整整率率SV由由0.1%/V达达到到0.02%/V，电电流流调调整整率率SI从从0.8%提提高高到到0.1%。三三端端可可调调集集成成稳压器的产品分类见表稳压器的产品分类见表3-8所示。所示。CW317、CW337系系列列三三端端可可调调稳稳压压器器使使用用非非常常方方便便，只只要要在在输输出出端端上上外外接接两两个个电电阻阻，即即可可获获得得所所要要求求的的输输出出电电压压值值。它它们们的的标标准准应应用用电电路

21、路如如图图所所示示，其其中中图图3.4.4(a)是是CW317系系列列正正电电压压输输出出的的标准电路；图标准电路；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。在在空空载载情情况况下下，为为了了给给CW317的的内内部部电电路路提提供供回回路路，并并保保证证输输出出电电压压的的稳稳定定，电电阻阻R1不不能能选选的的过过大大，一一般般选选择择R1=100120W W。调调整整端端上上对对地地的的电电容容器器C2用用于于旁旁路路电电阻阻R2上上的的纹纹波波电电压压，改改善善稳稳压器输出的纹波抑制特性。一般压器输出的纹波抑制特性。一般C2的取值在的取值在10m

22、 mF左右。左右。5.2.3 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利用用CW7815和和CW7915集集成成稳稳压压器器，可可以以非非常常方方便便地地组组成成15V输输出出、电电流流1.5A的的稳稳压压电电源源，其其电电路路如如图图所所示示。该该电电源源仅仅用用了了一一组组整整流电路，节约了成本。流电路，节约了成本。2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由于于CW317集集成成稳稳压压器器的的基基准准电电压压是是1.25V，且且该该电电压压在在输输出出端端和和调调整整端端之之间间，使使得得图图所所示示的的

23、稳稳压压电电源源输输出出只只能能从从1.25V向向上上调调起起。如如果果实实现现从从0V起起调调的的稳稳压压电电源源，可可采采用用图图所所示示的的电电路路。电电路路中中的的R2不不是是直直接接接接到到0V上上，而而是是接接在在稳稳压压管管DZ的的阳阳极极上上，若若稳稳压压管管的的稳稳压压值值取取1.25V，则则调调节节R2，该该电电路路的的输输出出电电压压可可从从0V起起调。稳压管调。稳压管DZ也可用两只串联二极管代替。电阻也可用两只串联二极管代替。电阻R3起限流作用。起限流作用。3跟踪式稳压电源跟踪式稳压电源 在在有有些些情情况况下下，有有时时要要求求某某一一电电源源能能自自动动跟跟踪踪另另

24、一一电电源源电电压压的的变变化化而而变变化化。利利用用两两只只CW317集集成成稳稳压压器器组组成成的的跟跟踪踪式式稳稳压压电电源源如如图图所所示示。第第一一级级集集成成稳稳压压器器IC1的的调调整整端端通通过过电电阻阻R2接接到到第第二二只只集集成成稳稳压压器器IC2的的输输出出端端，这这就就限限定定了了IC2集集成成稳稳压压器器的的输输入入输出电压差。该电压差为：输出电压差。该电压差为：在图给定的参数下，在图给定的参数下，Ud2=5V。第二级集成稳压器的输出电压为。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故第一级集成稳压器的输出电压为 可可见见在在调调节节电电阻阻R4改

25、改变变第第二二级级输输出出电电压压UO2时时，第第一一级级输输出出电电压压UO1自动跟踪自动跟踪UO2电压变化。电压变化。4恒流源电路恒流源电路用用三三端端固固定定输输出出集集成成稳稳压压器器组组成成的的恒恒流流源源电电路路如如图图所所示示。此此时时三三端端集集成成稳稳压压器器CW7805工工作作于于悬悬浮浮状状态态，接接在在CW7805输输出出端端和和公公共共端端之之间间的的电电阻阻R决决定定了了恒恒流流源源的的输输出出电电流流I0。从从图图中中知知，流流过电阻过电阻R的电流为：的电流为：流过负载流过负载RL的电流为：的电流为：其中其中IQ为集成稳压器的静态工作电流。当电阻为集成稳压器的静态

26、工作电流。当电阻R较小，较小，IR较大的较大的情况下，情况下，IQ的影响可忽略不计。可见，调节电阻的影响可忽略不计。可见，调节电阻R的大小，可以的大小，可以改变恒流源电流的大小。改变恒流源电流的大小。用用三三端端可可调调集集成成稳稳压压器器CW317组组成成的的恒恒流流源源电电路路如如图图所所示示。由由于于集集成成可可调调稳稳压压器器CW317的的调调整整端端电电流流非非常常小小，仅仅有有50m mA左左右右，并并且且调调整整端端电电流流又又极极其其稳稳定定。故故该该恒恒流流源源的的电电流流恒恒定定性性及及效效率率均均比较高。该恒流源电路的输出电流为：比较高。该恒流源电路的输出电流为：5.3

27、集成基准电压源集成基准电压源基基准准电电压压源源是是一一种种输输出出电电压压高高稳稳定定度度的的电电压压源源。它它在在传传感感器器电电路路、自自动动控控制制系系统统、单单片片机机应应用用系系统统等等方方面面均均有有广广泛泛的的应应用用，例例如如作作为为比比较较器器的的参参考考电电压压、模模数数或或数数模模转转换换器器的的基基准准电电源源等等。集集成成基基准准电电压压源源的的突突出出指指标标是是输输出出电电压压温温度度系系数数非非常常之之小小，一一般般可可达达（0.3100）10 6/。但但是是集集成成基基准准电电压压源源一一般般不不能能直直接接提提供供大大的的输输出出电电流流，它它仅仅适适合合

28、于于作作电电压压源源使使用用，不不能能进进行行功功率率输输出出。目目前前国国内内外外生生产产的的基基准准电电压压源源近近百百种种，常常用用的的有有1.2V、2.5V、5V、6、9.5V、10V等。等。1 集成基准电压源集成基准电压源MC1403MC1403采采用用8脚脚双双列列直直插插式式封封装装形形式式，管管脚脚排排列列如如图图3.4.10(a)所所示示。其其输输入入电电压压范范围围为为415V，输输出出电电压压的的波波动动范范围围是是2.4752.525V，典典型型值值为为2.5V，输输出出电电压压温温度度系系数数可达可达1010-6/。MC1403的的典典型型应应用用电电路路如如图图3.4.10(b)所所示示。在在输输出出端端接接有有1kW W的的精精密密多多圈圈电电位位器器，用用以以精精确确调调整整所所需需的的基基准准电电压压值值。电电容容C是是消消噪噪电电容容。该该电电路路当当输输入入电电压压从从10V变变化化到到4V时时，输输出出电压仅变化电压仅变化0.0001V。将将两两片片MC1403串串联联使使用用，可可同同时时获获得得+5V和和+2.5V两两路数出。其电路结构为图所示。路数出。其电路结构为图所示。