第3章 模拟集成电路的非线性应用答辩ppt课件.ppt

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1、第3章模拟集成电路的非线性应用3.1对数器和指数器3.2乘法器及其应用3.3二极管检波器和绝对值变换器3.4限幅器3.5二极管函数变换器3.6电压比较器及其应用07九月202113.1对数器和指数器3.1.1对数器3.1.2指数器07九月202123.1.1对数器对数器是实现输出电压与输入电压成对数关系的非线性模拟电路。1.PN结的伏安特性IdPN结的正向导通电流ISPN结的反向饱和电流，它随温度变化q电子电荷量，q=1.602×10-19Ck玻尔兹曼常数，k=1.38×10-23J/ºCT热力学温度t=25ºC时，Ud＞10

2、0mV07九月202132.二极管对数放大器由得输出电压为式中，当t=25ºC时，UT≈59mV。Uk=RIS07九月202143.三极管对数放大器图3-1-3三极管对数放大电路在理想运放的条件下输出电压为采用三极管作变换元件，可实现5～6个数量级的动态范围，而采用二极管可实现3～4个数量级的动态范围。07九月202153.1.2指数器由Uo=-IeR和得输出电压为图中，当t=25ºC时，图3-1-5基本指数器图3-1-6指数器的传输特性Uk=RIS07九月2021607九月2021集成电路原理及应用　　　能源工程学院73.3二极管检波

3、器和绝对值变换器3.3.1二极管检波器3.3.2绝对值检波电路3.3.1二极管检波器1.理想二极管检波器图3-3-1理想二极管检波电路工作原理：当ui＞0时，VD1导通，VD2截止，当ui＜0时，VD1截止，VD2导通，＞0，07九月20218图3-3-2理想二级管检波器的输入输出特性以正弦输入电压为例可画出输入电压、输出电压的波形图。图3-3-3输入为正弦时的ui，uo波形图07九月20219分析由Ad和二极管结压降引起的误差：输出电压为集成运放的输出电压为由以上两式得得输出电压为2.实际二极管检波特性当ui＞u_时，i1＞0时，VD

4、1导通，VD2截止。07九月202110式中有线性检波死区限制最小输入信号检波能力。有一个很小输入电压变化，当ui＜u_时，i1＜0时，输出电压为得输出电压由i1＜0，VD1截止，VD2导通。为反馈系数，07九月2021113.3.2绝对值检波电路1.反相型绝对值检波电路图3-3-4反相型绝对值检波电路07九月20211207九月2021集成电路原理及应用　　　能源工程学院13工作原理当ui＜0时，VD1导通，VD2截止，由u_=u+=0，uA=0得输出电压为＞0。当ui＞0时，VD1截止，VD2导通，得输出电压为当满足电阻匹配条件：R

5、3R2=2R1R4，例如选取R1=R3，R4=0.5R2时，得＞0不论输入电压ui极性如何，uo总为正值:当取R5=R2时图3-3-5反相型绝对值检波器的传输特性即uo=

6、ui

7、07九月2021143.4限幅器3.4.1二极管并联式限幅器3.4.2二极管串联式限幅器07九月2021153.4.1二极管并联式限幅器1.二极管并联式限幅器的工作原理图3-4-1二极管并联式限幅器当ui低于某一门限电压，即VD截止时：ui＜UimuA＜(Uref+UD)07九月202116限幅器为反相器，其输出电压为传输特性的斜率为当ui≥Uim，即VD导通时

8、，UA被箝位在(Uref+UD)电平上，这时限幅器的输出电压不再随ui变化，其输出电压为图3-4-2二极管并联式限幅器的传输特性07九月2021173.4.2二极管串联式限幅器工作原理图3-4-5二极管串联式限幅器当uA>R2时，温度稳定性更差。当输入电压等于或高于输入门限电压时，VD导通，输出电压为07九月2021193

9、.线性检波限幅器图3-4-9线性检波限幅器当iS>0，即ui>时，VD2截止，VD1导通。输出电压ui＜时，VD2导通，VD1截止，输出电压uo＜0。当iS＜0，即限幅特性见下页图07九月202120图3-4-10线性检波限幅器的限幅特性门限电压为在下图中此限幅器的优点是具有稳定的传输特性。如果将两个二极管VD1、VD2同时改变方向，参考电压也改变方向，便可得到第二象限内限幅特性。07九月2021213.5二极管函数变换器3.5.1串联限幅型二极管函数变换器3.5.2并联限幅型二极管函数变换器3.5.3线性检波型二极管函数变换器07九月

10、2021223.5.1串联限幅型二极管函数变换器图3-5-1串联限幅型二极管函数变换器VD1限幅电路：VD3限幅电路：各串联限幅电路的门限电压分别为07九月202123各串联限幅电路的门限电压分别为VD2限