Технология – это минимальное расстояние между проводниковыми дорожками внутри кристалла ИМС. Например, говорят, что микросхема сделана по технологии 0,25 мкм. К 2009 г. достигнута технология в 0,012 мкм. Чем меньше значение технологии, тем большей степени интеграции можно получить ИМС с кристаллом заданных размеров.
В зависимости от характера обрабатываемых сигналов, бывают аналоговые, цифровые и аналого-цифровые интегральные микросхемы. Наиболее универсальной аналоговой ИМС является операционный усилитель, а наиболее универсальной цифровой ИМС является микропроцессор.
Операционный усилитель (operational amplifier) – аналоговая интегральная микросхема с дифференциальным входом и собственным коэффициентом усиления, стремящимся к бесконечности.
Структурная схема операционного усилителя (ОУ) приведена на рис. 2.19.
U1 Uвых
U2
Рис. 2.19. Структурная схема операционного усилителя
Операционный усилитель состоит из следующих блоков:
ДУ – дифференциальный усилитель с двумя входами (рис. 3.4); УН – усилитель напряжения постоянного тока (рис. 3.2); УМ – двухтактный усилитель мощности (рис. 3.5).
Принципы действия дифференциального входного каскада и усилительных каскадов описаны в гл. 3.
Варианты графического условного обозначения ОУ приведены на рис. 2.20.
DA
U
U U
U вых U вых
Рис. 2.20. Варианты условного обозначения операционного усилителя
ОУ имеет два входа – инвертирующий и неинвертирующий, а также один выход и выводы питания. Инвертирующий вход отмечают кружком. Для ОУ справедливо соотношение
Uвых = kОУ (U 2 -U1 ), (2.5) где kОУ – собственный коэффициент усиления ОУ; U1 – напряжение на инвертирующем входе ОУ; U2 – напряжение на неинвертирующем входе ОУ.
У идеального ОУ kОУ =¥. У реального ОУ kОУ =105...106. Благодаря такому высокому значению коэффициента усиления ОУ, охваченный обратной связью, реализует операции, совпадающие практически на 100 % с теоретическими расчетами.
Максимальное значение напряжения, которое может быть на выходе ОУ, называется напряжением насыщения. Это значение, как правило, на 1…2 В ниже напряжения питания.
ОУ характеризуются низкими значениями токов, потребляемых по входам (10-7...10-12 А). Однако даже такие токи могут приводить к изменению напряжения на выходе – статической ошибке. Основная же причина статической ошибки ОУ – напряжение смещения, т. е. напряжение, которое нужно приложить между входами ОУ, чтобы получить на его выходе значение напряжения, равное 0 В.
С помощью ОУ можно усиливать или генерировать аналоговые сигналы, осуществлять в реальном времени математические операции над аналоговыми сигналами. ОУ – основной элемент для построения аналоговых вычислительных машин (АВМ), которые значительно превосходят в быстродействии цифровые вычислительные машины (ЦВМ), однако уступают им в точности вычислений и удобстве представления информации.
В последние годы появились так называемые
ПАИС-программируемые аналоговые интегральные схемы, представляющие собой интегральные
микросхемы большой степени интеграции, в которых имеется множество ОУ с возможностью
реализации произвольной конфигурации схемы. Благодаря появлению ПАИС АВМ являются
серьезной альтернативой ЦВМ, даже таким мощным, как компьютеры.
Электронные ключи применяют для коммутации напряжений и токов без использования механических контактов. Электронные ключи также называют бесконтактными ключами.
Схемы и временные диаграммы работы электронного ключа на биполярном транзисторе приведены на рис. 3.1.
t
Рис. 3.1. Схема и диаграммы работы электронного ключа
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.