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第1章 TI的模拟及数／模混合器件1

1.1 TI公司的模拟及数／模混合器件家族1

1.2 TI公司的信号链产品5

1.3 TI公司的放大器和线性器件产品7

1.3.1 TI公司的放大器和线性器件树7

1.3.2 设计工具与软件10

1.3.3 技术文档14

1.3.4 TI放大器的命名16

第2章 TI的放大器电路设计17

2.1 运算放大器的参数模型17

2.1.1 运算放大器的直流参数模型17

2.1.2 运算放大器的交流参数模型17

2.2 数据表中的运算放大器参数18

2.2.1 绝对最大值18

2.2.2 推荐的工作条件19

2.2.3 电特性19

2.2.4 温度范围21

2.3 运算放大器的主要参数21

2.3.1 输入失调电压VOS21

2.3.2 输入失调电压温漂△VOS/△T22

2.3.3 输入失调电流IOS与输入失调电流温漂△IOS/△T22

2.3.4 输入电压范围24

2.3.5 输入偏置电流IB25

2.3.6 开环增益AOL和相位PH的频率特性26

2.3.7 增益带宽积28

2.3.8 满功率带宽（FPBW）29

2.3.9 闭环增益与频率响应（带宽）30

2.3.10 增益裕度和相位裕度31

2.3.11 0.1dB带宽和0.1dB带宽平坦度32

2.3.12 压摆率（SR）34

2.3.13 建立时间（ts）35

2.3.14 共模抑制比（CMRR）36

2.3.15 共模输入电压和输出电压的关系37

2.3.16 折合到输入端的电压噪声38

2.3.17 折合到输入端的电流噪声40

2.3.18 1/f噪声42

2.3.19 谐波失真45

2.3.20 输入阻抗47

2.3.21 输出阻抗49

2.3.22 电源参数（VSS、VDD、IDD或IQ）50

2.3.23 电源抑制比52

2.3.24 电源抑制比参数kSVR53

2.3.25 IC的封装55

2.3.26 与IC封装热特性有关的一些参数56

2.3.27 器件的功耗额定值60

2.3.28 最大功耗与器件封装和温度的关系60

2.4 一些典型的运算放大器（OP）应用电路结构63

2.4.1 检波电路64

2.4.2 绝对值电路65

2.4.3 限幅电路66

2.4.4 死区电路70

2.4.5 非线性传输特性电路73

2.4.6 二极管函数发生器74

2.4.7 电流—电压（I/V）变换电路77

2.4.8 电压—电流（V/I）变换电路78

2.4.9 恒流源电路79

2.4.10 电压—频率变换（VFC）电路80

2.4.11 采样—保持电路83

2.4.12 峰值检出电路86

2.4.13 正弦波发生器电路88

2.4.14 正交信号发生器94

2.4.15 方波发生器电路94

2.4.16 三角波发生器电路96

2.4.17 锯齿波发生器电路97

2.4.18 单稳态及双稳态触发器电路99

2.4.19 阶梯波发生器电路101

2.5 TI的运算放大器应用电路104

2.5.1 零漂移运放构成的仪表放大器电路104

2.5.2 零漂移运放构成的桥式传感器放大电路105

2.5.3 零漂移运放构成的差分输出桥式传感器放大电路106

2.5.4 零漂移运放构成的低侧端电流检测电路107

2.5.5 零漂移运放构成的高侧端电流检测电路107

2.5.6 零漂移运放构成的RTD Pt100线性温度检测电路108

2.5.7 零漂移运放构成的K型热电偶温度检测电路108

2.5.8 零漂移运放构成的单电源低功耗ECG（心电图）检测电路108

2.5.9 零漂移运放构成的数字听诊器电路110

2.5.10 零漂移运放构成的可编程控制的电源电路111

2.5.11 输出电压0～＋91V的可编程控制的电源电路111

2.5.12 输出电压和输出电流可编程控制的电源电路112

2.5.13 DC电平移位电路113

2.5.14 VFB构成的50Ω同相宽带放大器电路114

2.5.15 VFB构成的50Ω反相宽带放大器电路115

2.5.16 CFB构成的50Ω同相宽带放大器电路115

2.5.17 CFB构成的50Ω反相宽带放大器电路116

2.5.18 反相宽带放大器电路117

2.5.19 同相宽带放大器电路118

2.5.20 宽带直流放大器电路120

2.5.21 低漂移高输出电压（92VPP）的放大器电路125

2.5.22 高输出电压（90VPP）大输出电流（1A）的放大器电路126

2.5.23 直接驱动ADC的桥式传感器电路127

2.5.24 直接驱动ADC的低侧端电流检测电路127

2.5.25 SAR型ADC驱动电路128

2.5.26 超高动态范围的差分ADC驱动电路129

2.5.27 单端输入到单端输出的ADC驱动电路129

2.5.28 单端输入到差分输出的ADC驱动电路131

2.5.29 差分输入到差分输出的ADC驱动电路131

2.6 运算放大器电路设计中应注意的一些问题133

2.6.1 输入失调电压VOS引起的直流误差133

2.6.2 输入失调电压VOS影响电路的动态范围133

2.6.3 输入失调电压VOS的内部调整方法134

2.6.4 输入失调电压VOS的外部调整方法135

2.6.5 输入偏置电流IB导致的误差136

2.6.6 正确设计的DC偏置电流回路137

2.6.7 运算放大器反相端杂散电容的影响及消除139

2.6.8 运算放大器输出端杂散电容的影响及消除141

2.6.9 负载电容对电压反馈型运放带宽的影响142

2.6.10 负载电容对电流反馈型运放带宽的影响142

2.6.11 容性负载影响的消除方法143

2.6.12 电压反馈和电流反馈运算放大器的增益频率响应144

2.6.13 电压反馈和电流反馈运算放大器的脉冲响应和SR147

2.6.14 在反馈电阻RF上并联反馈电容CF的影响150

2.6.15 运算放大器建立时间引起的误差152

2.6.16 放大器的共模抑制比引起的误差153

2.6.17 放大器噪声等效模型155

2.6.18 噪声增益155

2.6.19 电阻产生的噪声156

2.6.20 正确的选择运算放大器的接地点157

2.6.21 放大器电路的屏蔽159

2.6.22 端接未使用的放大器161

2.6.23 电源电压波动对输出电压的影响161

2.6.24 在运算放大器的每个电源引脚设置去耦电容器162

2.6.25 设计运算放大器输入端的保护环163

2.6.26 裸露焊盘的PCB设计166

2.6.27 裸露焊盘的散热通孔设计169

2.6.28 功耗与散热器的基本热关系173

2.6.29 运算放大器散热设计的基本原则173

2.6.30 模数混合电路的PCB按功能分区设计173

2.6.31 模数混合电路的电源和接地的PCB设计布局175

2.6.32 ADC的电源层和接地层的PCB设计布局177

2.6.33 ADC接地对系统性能的影响181

2.6.34 为模数混合系统中的模拟电路设计供电电路183

第3章 仪表放大器电路设计188

3.1 TI公司的仪表放大器产品188

3.2 仪表放大器的应用基础191

3.2.1 仪表放大器的应用模型191

3.2.2 三运放结构的仪表放大器电路192

3.3 仪表放大器应用中的误差分析195

3.3.1 仪表放大器的误差源195

3.3.2 输出失调误差196

3.3.3 输入失调电流和偏置电流引起的误差196

3.3.4 共模抑制比197

3.3.5 交流和直流共模抑制198

3.3.6 噪声199

3.3.7 增益非线性度202

3.3.8 增益误差203

3.4 仪表放大器输入过载保护204

3.4.1 仪表放大器内置的过载保护电路205

3.4.2 仪表放大器的通用二极管保护电路205

3.5 仪表放大器输入偏置电流的接地回路206

3.5.1 直接耦合仪表放大器的输入偏置电流接地回路206

3.5.2 采用“浮动”源或交流耦合仪表放大器的输入偏置电流的接地回路207

3.5.3 AC耦合输入仪表放大器的阻容元件值选择208

3.6 正确地驱动仪表放大器的参考端210

3.7 降低仪表放大器的射频干扰211

3.7.1 仪表放大器内置的射频干扰（RFI）滤波器电路211

3.7.2 在输入端设置RC低通滤波器电路212

3.7.3 使用共模射频扼流圈作为抗射频干扰滤波器214

3.8 仪表放大器应用电路215

3.8.1 AC耦合仪表放大器电路215

3.8.2 电压和电流PLC输入放大器电路215

3.8.3 ±10V,4mA～20mA PLC输入放大器电路215

3.8.4 桥式传感器放大电路216

3.8.5 RTD温度测量电路216

3.8.6 热电偶温度测量电路217

3.8.7 电流检测电路219

3.8.8 ECG电路220

3.8.9 精密差分V—I转换电路222

3.8.10 可编程的±5mA电流源223

3.8.11 仪表放大器构成的ADC驱动电路223

3.8.12 直接驱动ADC的桥式传感器电路225

3.8.13 直接驱动ADC的可编程桥式传感器电路225

3.8.14 电路断路检测电路227

第4章 全差动放大器电路设计228

4.1 全差动放大器应用基础228

4.1.1 简化的全差动放大器模型228

4.1.2 单端输入到差分输出电路229

4.1.3 全差动放大器的噪声模型230

4.1.4 全差动放大器的噪声系数231

4.2 差分ADC驱动电路232

4.2.1 单端输入到差分输出的宽带ADC驱动电路232

4.2.2 8位／10位／11位／12位／14位／16位差分ADC驱动电路237

4.2.3 12位／14位单端输入差分输出ADC驱动电路239

4.2.4 14位／16位ADC差分驱动电路240

4.2.5 24位ADC差分驱动电路241

4.2.6 低失真高速差分ADC驱动电路的PCB设计241

4.3 差分滤波器电路246

4.3.1 单极点差分低通滤波器电路246

4.3.2 单极点差分高通滤波器电路247

4.3.3 双极点差分低通滤波器电路247

4.3.4 双极点差分高通滤波器电路248

4.3.5 Akerberg Mossberg差分低通滤波器电路249

4.3.6 Akerberg Mossberg差分高通滤波器电路250

4.3.7 Akerberg Mossberg差分带通滤波器电路251

4.3.8 Akerberg Mossberg差分Notch滤波器电路252

4.3.9 差分双二阶滤波器电路252

4.4 音频应用电路254

4.4.1 差分音频滤波器电路254

4.4.2 差分立体声宽度控制电路255

4.4.3 差分桥式驱动电路256

第5章 互阻抗放大器电路设计257

5.1 互阻抗放大器基础257

5.1.1 TI公司的互阻抗放大器257

5.1.2 Decompensated放大器259

5.1.3 互阻抗放大器典型应用电路形式259

5.2 TIA应用电路有关参数261

5.2.1 电路带宽261

5.2.2 零点补偿261

5.2.3 互阻抗增益与能够达到的平坦频率响应的关系262

5.2.4 噪声计算263

5.3 TIA应用中的常见问题264

5.3.1 振荡264

5.3.2 过冲（overshoot）266

5.4 单位增益稳定的运放构成的互阻抗放大器电路268

5.4.1 采用电压反馈放大器设计的互阻抗放大器电路268

5.4.2 低噪声宽带互阻抗放大器271

5.4.3 自动调零互阻抗放大器272

5.5 Decompensated放大器构成的互阻抗放大器电路273

5.5.1 采用LMH6629构成的200MHz互阻抗放大器电路273

5.5.2 采用OPA847构成的跨阻放大器电路273

5.5.3 采用OPA657构成的互阻抗放大器电路275

5.5.4 采用OPA2846构成的互阻抗放大器电路276

5.6 Decompensated放大器构成的其他应用电路277

5.6.1 50Ω，250MHz,G=+10的同相放大器电路277

5.6.2 50Ω，250MHz,G=-20的反相放大器电路278

5.6.3 积分器电路278

5.6.4 Sallen-Key低通滤波器电路279

5.6.5 DC耦合单端输入到差分输出高SFDR ADC驱动电路279

5.6.6 AC耦合单端输入到差分输出高SFDR ADC驱动电路279

5.6.7 单端输入到差分输出的ADC驱动电路279

第6章 跨导放大器（OTA）电路设计282

6.1 集成跨导运算放大器282

6.1.1 跨导放大器简介282

6.1.2 双极型集成OTA283

6.1.3 CMOS集成跨导器284

6.2 OTA的基本电路结构285

6.2.1 电压模式的共E放大器285

6.2.2 电压模式的共C放大器286

6.2.3 电压模式的共B放大器286

6.2.4 电流模式的电流放大器286

6.2.5 电流模式的电流积分器287

6.2.6 电流模式的电流加法器287

6.2.7 电流模式的加权电流加法器287

6.3 集成跨导运算放大器的应用电路288

6.3.1 ns级的积分器电路288

6.3.2 电流反馈放大器（CFB）288

6.3.3 控制环路放大器288

6.3.4 DC恢复电路289

6.3.5 采样／保持电路289

6.3.6 仪表放大器电路290

6.3.7 Butterworth低通滤波器电路290

6.3.8 通用滤波器电路292

第7章 对数放大器电路设计294

7.1 对数放大器简介294

7.1.1 对数放大器的分类294

7.1.2 对数放大器的传递函数295

7.1.3 二极管对数放大器296

7.1.4 多级对数放大器299

7.1.5 “真”对数放大器300

7.1.6 连续检波对数放大器300

7.2 对数放大器IC应用电路301

7.2.1 输入电压范围大于80dB的对数放大器电路301

7.2.2 乘法器和除法器电路302

7.2.3 增加一个变量的对数放大器电路304

7.2.4 双通道50dB 10MHz RF对数放大器电路304

7.2.5 光电二极管（光电流）对数放大器电路304

7.2.6 吸光度测量电路306

第8章 隔离放大器电路设计308

8.1 隔离放大器电路基础308

8.1.1 电路隔离的必要性308

8.1.2 常用的电路隔离技术310

8.1.3 隔离器的技术特性313

8.2 隔离放大器和应用电路315

8.2.1 隔离式可编程放大器电路315

8.2.2 隔离式热电偶放大器电路315

8.2.3 隔离式4～20mA仪表回路316

8.2.4 隔离的电源负载检测电路317

8.2.5 单电源工作的隔离放大器电路318

8.3 数字隔离器319

8.3.1 数字隔离的工业数据采集系统320

8.3.2 隔离式的RS-485节 点322

第9章 比较器电路设计324

9.1 比较器的工作原理324

9.1.1 单门限电压比较器324

9.1.2 迟滞比较器325

9.2 比较器的性能指标327

9.2.1 开关门限、迟滞和失调电压328

9.2.2 输入阻抗和输入偏置电流329

9.2.3 输入电压范围330

9.2.4 比较器输出和输出延时时间tpd330

9.2.5 速度与功耗332

9.2.6 电源电压332

9.3 比较器的选择333

9.3.1 可选择的比较器类型333

9.4 不要将运算放大器用作比较器334

9.4.1 运算放大器和比较器两者之间的区别334

9.4.2 将运算放大器用作比较器的原因335

9.4.3 运算放大器用作比较器存在的一些问题335

9.5 过零检测器电路设计338

9.5.1 采用单电源的过零检测器电路338

9.5.2 采用正负电源的过零检测器电路339

9.5.3 驱动MOS电路的过零检测器电路339

9.6 迟滞比较器电路设计339

9.6.1 同相迟滞比较器电路339

9.6.2 反相迟滞比较器电路342

9.6.3 具有内部迟滞的比较器电路344

9.7 窗口比较器电路346

9.7.1 窗口比较器电路结构346

9.7.2 高电平有效窗口比较器346

9.7.3 低电平有效窗口比较器347

9.7.4 双门限比较器电路347

9.8 逻辑电平转换电路设计348

9.8.1 驱动CMOS IC的电路348

9.8.2 驱动TTLIC的电路348

9.8.3 与门（AND）电路348

9.8.4 或门（OR）电路349

9.8.5 逻辑或输出电路349

9.8.6 模拟信号到LVDS逻辑电平转换电路349

9.8.7 PECL到RSECL逻辑电平转换电路350

9.8.8 ECL到RSPECL逻辑电平转换电路351

9.9 比较器构成的振荡器电路设计352

9.9.1 矩形波产生电路结构和工作原理352

9.9.2 比较器构成的方波振荡器电路354

9.9.3 比较器构成的脉冲发生器电路356

9.9.4 比较器构成的晶体振荡器电路356

9.10 比较器构成的锯齿波、三角波发生器电路358

9.10.1 锯齿波发生器电路358

9.10.2 精密三角波发生器电路359

9.10.3 压控方波—三角波发生器电路361

9.11 比较器构成的波形变换电路362

9.11.1 单稳态电路362

9.11.2 双稳态电路363

9.11.3 延时发生器电路363

9.12 比较器构成的电流检测电路364

9.13 比较器构成的电压检测电路365

9.13.1 微功耗精密电池低电压检测电路365

9.13.2 纳安级功耗的高侧端电压监测电路366

9.14 比较器构成的温度检测与控制电路366

9.14.1 精密高温开关电路366

9.14.2 环境温度监测用温度控制窗口检测器367

9.15 比较器构成的单片机复位电路368

9.16 比较器构成的驱动电路368

9.16.1 蜂鸣器驱动电路368

9.16.2 继电器驱动电路369

9.16.3 LED驱动电路369

9.16.4 音频峰值指示电路369

第10章 模拟乘法器电路设计371

10.1 模拟乘法器基本特性371

10.1.1 模拟乘法器的符号和功能371

10.1.2 模拟乘法器的工作象限371

10.1.3 模拟乘法器的传输特性372

10.1.4 模拟乘法器的线性与非线性特性374

10.2 模拟乘法器MPY634374

10.2.1 模拟乘法器MPY634的基本特性374

10.2.2 乘法电路374

10.2.3 除法电路375

10.2.4 平方电路375

10.2.5 开方电路376

10.3 模拟乘法器应用电路例377

10.3.1 相位检测电路377

10.3.2 压控放大器电路377

10.3.3 正弦函数发生器电路377

10.3.4 线性AM（调幅）电路378

10.3.5 倍频器电路379

10.3.6 平衡调制器电路380

10.3.7 开立方运算电路381

10.3.8 均方根运算电路381

10.3.9 幂级数形式表示的函数发生电路382

10.3.10 自动增益控制电路（AGC）383

10.3.11 压控三角波与方波发生器384

第11章 VFC和FVC变换电路设计386

11.1 集成的VFC（电压—频率转换器）386

11.1.1 电荷平衡型电压—频率变换器工作原理386

11.1.2 电荷平衡型频率—电压变换器工作原理388

11.2 集成的VFC（电压—频率转换器）应用电路389

11.2.1 简单的VFC（电压—频率转换器）电路389

11.2.2 精密的VFC（电压—频率转换器）电路390

11.2.3 隔离式的VFC（电压—频率转换器）电路392

11.2.4 FVC（频率—电压转换器）电路393

11.2.5 光强度—频率转换电路395

11.2.6 温度—频率转换电路395

11.3 集成的FVC（频率—电压转换器）应用电路396

11.3.1 频率—电压转换（FVC）电路396

11.3.2 转速表电路397

11.3.3 触摸开关电路397

第12章 滤波器电路设计399

12.1 滤波器的基本特性和参数399

12.1.1 滤波器的基本特性399

12.1.2 滤波器的基本参数400

12.1.3 滤波器类型的选择403

12.2 利用Active Filters设计工具进行滤波器电路设计411

12.2.1 进入TI WEBENCH设计中心411

12.2.2 进入WEBENCH Active Filter Designer412

12.2.3 选择滤波器类型和传输函数413

12.2.4 滤波器参数设置与修改413

12.2.5 设计的滤波器参数和特性曲线415

12.2.6 创建电路417

12.2.7 设计分析419

12.2.8 建立设计420

12.3 利用FilterPro滤波器设计软件进行滤波器电路设计421

12.3.1 进入FilterPro421

12.3.2 选择滤波器类型421

12.3.3 设置滤波器特性参数421

12.3.4 选择滤波器的响应425

12.3.5 选择滤波器的结构类型425

12.3.6 设计得到的滤波器的电路结构、元器件参数、相频特性425

12.3.7 其他操作427

12.3.8 与TINA-TI电路仿真工具结合使用427

12.4 利用TINA-TI电路仿真工具进行滤波器电路设计430

12.4.1 TINA-TI电路仿真工具简介430

12.4.2 “TINA-TITM”的下载和安装432

12.4.3 学习和了解“原理图编辑器”的功能433

12.4.4 “原理图编辑器”中的滤波器示例435

12.5 开关电容器和开关电容器滤波器440

12.5.1 开关电容器的等效电阻440

12.5.2 开关电容器滤波器IC的内部结构443

12.5.3 2阶滤波器的基本特性443

12.5.4 工作模式1：Notch 1，带通，低通输出448

12.5.5 工作模式2：Notch 2，带通，低通输出448

12.5.6 工作模式3：高通、带通、低通输出449

12.5.7 工作模式4：全通、带通、低通输出450

12.5.8 工作模式5：复零点、带通、低通输出451

12.5.9 工作模式6：单极点、全通、高通、低通滤波器452

12.5.10 工作模式7：求和积分器454

12.5.11 开关电容器滤波器IC应用电路455

12.6 通用有源滤波器IC457

12.6.1 通用有源滤波器UAF42457

12.6.2 3 V视频放大器和滤波器OPA360/OPA361/OPA362459

12.6.3 THS73xx系列的视频放大器和滤波器460

12.7 利用数字电位器实现数控的低通滤波器461

12.7.1 数字电位器和运算放大器构成的低通滤波器电路461

12.7.2 数字电位器和运算放大器的选择462

第13章 电压基准电路设计464

13.1 电压基准的选择464

13.1.1 选择电压基准源的一些考虑464

13.1.2 齐纳基准源466

13.1.3 带隙基准源468

13.1.4 XFET基准源469

13.1.5 串联型电压基准469

13.1.6 并联型电压基准470

13.1.7 串联型或并联型电压基准的选择472

13.2 并联型电压基准应用电路474

13.2.1 TI公司的并联电压基准芯片474

13.2.2 并联稳压器电路474

13.2.3 扩展输出电流的并联稳压器电路475

13.2.4 扩展输出电流的串联稳压器电路475

13.2.5 吸入式恒流源电路476

13.2.6 以接地为参考的电流源电路477

13.2.7 低温度系数的端电流源电路477

13.2.8 12位ADC的电压基准电路478

13.2.9 0℃到100℃线性输出温度计电路478

13.2.10 热电偶冷端补偿电路478

13.3 串联型电压基准应用电路480

13.3.1 TI公司的串联电压基准芯片480

13.3.2 输出±2.5V电压的基准电压电路480

13.3.3 输出±5V电压的基准电压电路480

13.3.4 输出负电压的基准电压电路481

13.3.5 10位ADC基准电压电路481

13.3.6 12位ADC基准电压电路482

13.3.7 16位ADC基准电压电路482

13.3.8 18位ADC基准电压电路483

13.3.9 精密DAC电压基准483

13.3.10 可编程电流源电路484

13.3.11 350Ω应变计桥路电源电路484

13.4 电流源应用电路486

13.4.1 TI公司的电流源芯片486

13.4.2 基本电流源电路486

13.4.3 零温度系数电流源487

13.4.4 扩展电流输出的电流源电路488

13.4.5 低电压的电压基准电路488

13.4.6 华氏温度计489

13.4.7 K氏温度计489

13.4.8 斜坡信号发生器电路491

13.4.9 精密三角波和方波发生器电路491

13.4.10 死区电路492

13.4.11 双向限幅电路493

13.4.12 窗口比较器电路494

13.5 通过调节电压基准来增加ADC的精度和分辨率494

13.5.1 采用多路开关调节电压基准的测量电路494

13.5.2 基准电压对ADC精度和分辨率的影响496

第14章 模拟开关及多路复用器电路设计498

14.1 模拟开关基础498

14.1.1 理想的模拟开关模型498

14.1.2 CMOS开关498

14.1.3 影响模拟开关直流性能的一些参数500

14.1.4 影响模拟开关交流性能的一些参数501

14.1.5 模拟开关应用时应注意的一些问题508

14.2 TI的模拟开关和多路复用器512

14.2.1 TI的模拟开关选择树512

14.2.2 TI的模拟开关形式和引脚图513

14.3 模拟开关和多路复用器应用电路515

14.3.1 可调增益放大器电路515

14.3.2 64/256通道输入单端输出电路516

14.3.3 负载开关电路518

14.3.4 USB 2.0和MHL开关电路518

14.3.5 音频路由开关电路518

参考文献520