模电基础第7章 模拟集成电路系统.pptVIP

7–3–3取样保持电路取样保持电路由取样门(开关)和保持电容组成。当取样脉冲到来时，取样门闭合，uC=ui(ui＞uC,C充电，ui＜uC,C放电)。当取样脉冲过去时，取样门打开，电容电压保持不变。这样，就可以将输入信号ui对应取样脉冲到达时刻的样品取出，且在脉冲休止期间保持住。其模型如图7--47(a)所示。如果我们将图7–46(b)中的单向开关(二极管V)换成一个双向开关，电容不仅有充电回路，也有放电回路，则可实现取样保持功能。图7–47(b)给出一个用场效应管开关代替二极管开关的电路。当取样脉冲uS为高电平时，V导通。此时，若ui＞uC，电容C充电且uC=ui。若ui＜uC，电容仍可通过V向运放放电，且也能保证uC=ui。而当uS为低电平，且uS＜uGSoff(夹断电压)时，则场效应管截止，电容电压保持。(7–58)图7–47取样保持电路(a)模型；(b)电路图7–47取样保持电路(a)模型；(b)电路

7–4电压比较器及弛张振荡器

7–4–1电压比较器一、电压比较器的基本特性电压比较器的功能是比较两个输入电压的大小，据此决定输出是高电平还是低电平。高电平相当于数字电路中的逻辑“1”，低电平相当于逻辑“0”。比较器输出只有两个状态，不论是“1”或是“0”，比较器都工作在非线性状态。所以，“虚短路”概念不能随便应用。图7–48给出了电压比较器的符号及传输特性。其反相输入端加信号ui，同相输入端加参考电压(ur)。比较器一般是开环工作，其增益很大。所以，当ui＜ur时，输出为“高”；反之，当ui＞ur时，输出为“低”。而当ui接近ur时，输出电平发生转换，此刻同相端和反相端可看成“虚短路”。其它时刻U+与U-可能差得很远(即U+≠U-)。电压比较器的输入为模拟量，输出为数字量(0或1)，可作为模拟和数字电路的接口电路，也可作为一位模–数转换器，在实际中有着广泛应用。图7–48电压比较器的符号及传输特性1.高电平(UoH)和低电平(UoL)电压比较器可以用运放构成，也可用专用芯片构成。用运放构成的比较器，其高电平UoH可接近于正电源电压(UCC)，低电平UoL可接近于负电源电压(-UEE)。在有些应用场合，对输出加以限幅，如图7---49所示。其中图7–49(a)电路的高低电平等于±(UVZ+UVD)，图7–49(b)电路的高低电平等于±(UVZ+UVD)。2.鉴别灵敏度事实上，集成运放和专用比较器芯片的Aud不为无穷大，ui在ur附近的一个很小范围内存在着一个比较器的不灵敏区。如图7–48(b)中虚线所示的输入电压变化范围，在该范围内输出状态既非UoH，也非UoL，故无法实现对输入电平大小进行判别。Aud越大，则这个不灵敏区就越小，工程上称比较器的鉴别灵敏度越高。图7–49输出限幅电路(a)UoH=UVZ1+UVD2,UoL=-(UVD1+UVZ2);(b)UoH=UVD1+UVZ+UVD2,UoL=-(UVD4+UVZ+UVD3)3.转换速度作为比较器的另一个重要特性就是转换速度，即比较器的输出状态产生转换所需要的时间。通常要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。比较器的转换速度与器件压摆率SR有关，SR越大，输出状态转换所需的时间就越短，比较器的转换速度越高。电压比较器一般为开环应用或正反馈应用，不需要相位补偿电容。式中：第一项表示输入信号Ui经A倍放大；第二项表示输出UHP经过一次反相积分(-ω0/s)再数乘1/Q；第三项表示UHP经二次反相积分(ω20/s2)再反相，而UHP又等于这三项相加。式(7–49)的信号流图如图7–35所示。由图7–35可知：(7–50)(7–51)该式具有一个原点零点，所以是带通滤波器的传递函数。同理：图7–35状态变量滤波器的信号流图表示法该式没有零点,可见是一个低通滤波器的传递函数。由上可见，该滤波器三个不同输出端分别对应高通、带通和低通，实现了多种滤波功能。图7–36给出一个具体电路的例子，其中A2、A3组成反相积分器，A1为相加器。对照图7