Chapter4 模拟集成电路及应用
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Transcript Chapter4 模拟集成电路及应用
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Chapter4 模拟集成电路
4.1 集成运算放大器
集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器。在该集
成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网络，可实现不同用
途的电路，例如利用集成运算放大器可非常方便的完成信号放
大、信号运算（加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方
等）、信号的处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换。集
成运算放大器的种类非常多，可适用于不同的场合。
集成运算放大器可分为如下几类。
1
6
负电源
AD518 AD545
输出
C输出
C反相输入
C同相输入
负电源
D同相输入
D反相输入
负电源
A同相输入
A反相输入
A输出
负电源
同相输入
反相输入
LM318
B输出
4
反相输入
B 输出
B同相输入 负电源
B反相输入 同相输入
调零
负电源
同相输入
反相输入
调零
负电源
正电源
调零
输出
正电源
补偿
调零
同相输入
反相输入
调零
OP07
B反相输入
2
B同相输入
调零
正电源
3
8
D输出
补偿
A同相输入
1
调零
负电源
LF351
LF356
A反相输入
同相输入
输出
正电源
空脚
¦ÌA741
A输出
反相输入
同相输入
反相输入
调零
调零
输出
正电源
补偿
空脚
输出
正电源
调零
调零
输出
正电源
空脚
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CA3140
LM358
7
正电源
5
LM124/224/324
调零
2
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1．通用型运算放大器
通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点
是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。例
mA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效
应管为输入级的LF356都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成
运算放大器。
2．高阻型运算放大器
这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非
常小，一般rid ＞（109~1012）W，IIB为几皮安到几十皮安。实现这些
指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成
运算放大器的差分输入级。用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入
偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压
较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高
输入阻抗的CA3130、CA3140等。
3
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4.1.1 集成运算放大器的使用要点
1．集成运放的电源供给方式
集成运放有两个电源接线端+VCC和-VEE，但有不同的电源供给方式。对
于不同的电源供给方式，对输入信号的要求是不同的。
（1）对称双电源供电方式
运算放大器多采用这种方式供电。相对于公共端（地）的正电源（+E）
与负电源（-E）分别接于运放的+VCC和-VEE管脚上。在这种方式下，可
把信号源直接接到运放的输入脚上，而输出电压的振幅可达正负对称电
源电压。
（2）单电源供电方式
单电源供电是将运放的-VEE管脚连接到地上。此时为了保证运放内部单
元电路具有合适的静态工作点，在运放输入端一定要加入一直流电位，
如图3.2.1所示。此时运放的输出是在某一直流电位基础上随输入信号变
化。对于图3.2.1交流放大器，静态时，运算放大器的输出电压近似为
VCC/2，为了隔离掉输出中的直流成分接入电容C3。
4
1
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1
2
R VCC_CIRCLE
Vcc
4
2
2
3
V0
+
C3
7
+
R
6
2
3
Vi
R2
1M
VCC_CIRCLE
1
R1
1
C1
1
1
+
2
+2
VCC_CIRCLE
V0
6
+
VCC_CIRCLE
A
-
Vi
A
7
2
4
R1
2
+1
R
+
1
C1
-
VCC_CIRCLE
2
Vcc
Rf
1
Rf
VCC_CIRCLE
+
R
C2
2
2
C2
(a)
(b)
2．集成运放的调零问题
由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响，当运算放大器组
成的线性电路输入信号为零时，输出往往不等于零。为了提高电路的运
算精度，要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿，这就是运算
放大器的调零。常用的调零方法有内部调零和外部调零，而对于没有内
部调零端子的集成运放，要采用外部调零方法。下面以mA741为例，图
3.2.2给出了常用调零电路。图3.2.2(a)所示的是内部调零电路；图（b）是
外部调零电路。
5
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R2
1
2
R1
2
6
2
3
+
2
-
1
1
2
6
2
R
+
2
-15V
2 1
2 1
100¦¸
2
2
10K
1
51K
51K
2V-
100¦¸
Rw
1
2
V+
1
-
1
+
1
2
R3
A
100¦¸
3
10uF
(a)
(b)
3．集成运放的自激振荡问题
运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器，在接成深度负反
馈条件下，很容易产生自激振荡。为使放大器能稳定的工作，
就需外加一定的频率补偿网络，以消除自激振荡。图3.2.3是相
位补偿的使用电路。
6
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另外，防止通过电源内阻造成低频振荡或高频振荡的措施是在
集成运放的正、负供电电源的输入端对地一定要分别加入一电
解电容（10mF）和一高频滤波电容（0.01mF~0.1mF）。如图
3.2.3所示。
100pF
C
R2
1
2
VCC_CIRCLE
C1
8
V+
+
R1
2
Vi
3
C2
6
V0
+
2
-
1
+ C4
1
1
R3
C3
2
V-
VCC_CIRCLE
7
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4. 集成运放的四个重要参数：
(1) 增益带宽积 （GBW)
GBW=Avd . fH
其中 ，Avd为中频开环增益，fH为开环上
限截止频率。
以uA741为例，Avd=100dB
即100000倍。fH =10Hz ,
GBW=10×100000=1MHz 。
即该运放的 fT =1MHz 。
Avd (dB)
Avo
f
fH
fT
8
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Avd (dB)
Avo
若运放在应用中接成闭
环放大电路，其闭环放
大电路的上限频率
fHF=GBW/AVF
AVF
f
fH
fHF
fT
(2) 压摆率（转换速率）SR
压摆率SR表示运放所允许的输出电压Vo对时间变化率的最
大值。
9
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SR
dv0
dt max
若输入一正弦波电压，运算放大器输出也应是一正弦波电压。
v0 V0m sint
则：
SR
dv 0
dt
V0 m 2fV 0 m
若已知 V0m，则在输出不失真的情况下，输入信号的最高频率
SR
f max
2V0 m
对于uA741，若将连接成电压跟随器电路，若输入信号为
Vin=2V， f=100KHz的正弦信号，其输出波形如何？
10
vin
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-
vin
vo
+
vo
为了要求输出不失真，则要求输入信号的应小于0.8V。
11
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(3) 共模抑制比CMRR
该项指标表示了集成运放对共模信号（通常是干扰信号）的抑制能力。
定义
Avd
CMRR 20 lg
Avc
Avd 为开环差模增益，Avc为开环共模增益。共模抑制比这一指标在微弱信
号放大场合非常重要，以为在许多实际场合，存在着共模干扰信号。
假设某一放大器的差模输入信号Vidm为10uV，而放大器的输入端存在着
10V的共模干扰信号。为了使输出信号的有用信号（差模分量）能明显的大
于干扰信号，这时要求该运放应有多大的共模抑制比呢？
设该放大器的输出端的共模电压为Vocm ,则 Vocm=Vicm . Avc
12
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则将其折合到输入端的共模信号为： Vicm= Vocm/Avc
折合到输入端的误差电压为：
Vm
Vocm
Vicm
Vicm
Avd
Avd Avc CMRR
在上例中，若取输入有用信号为干扰信号的两倍，即：
Vm
Vidm 10uV
5uV
2
2
则 运放的共模抑制比
CMRR
Vicm 10V
2 106
Vm 5uV
要求运算放大器的共模抑制比大于120dB
13
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4.
RF
运算放大器的应用
1
2
+Vcc
（1）反相比例运算电路
7
1
该电路的电压放大倍数
R1
1
Vi
输入电阻：RiF=R1
输出电阻： R0F=0
2
Vo
O P07
6
+
-
4
8
1
v0
R
F
vi
R1
3
RP
10k1
2
Avf
2
-Vee
2
RW
=
平衡电阻：RP=RF//R1
运算放大器的共模输入电压：ViC=0
该电路的电压放大倍数不宜过大。反馈电阻RF一般小于1MΩ，
RF过大会影响阻值的精度；但RF也不能太小，过小会从信号源或前
级吸取较大的电流。
14
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（2） 同相比例放大器电路
Rp
3
2
v0
R
1 F
vi
R1
+
-
1
R1
6
2
RF
1
Avf
V0
O P07
2
2
该电路的电压放大倍数
Vi
1
输入电阻：RiF=∞
输出电阻：R0F=0
平衡电阻：RP =R1//RF
由于运算放大器在该电路中不是“虚地”，其输入端存在着
较大的共模信号，共模输入电压为：ViC=Vi
在应用时，要求运算放大器的最大共模输入电压大于Vi的最
大值。
15
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（3） 由三运放组成的仪表放大器
当传感器工作环境恶劣时，传感器的输出存在着各种噪声，且共模干
扰信号很大，而传感器输出的有用信号又比较小，输出阻抗又很大，
此时，一般运算放大器已不能胜任，这时可考虑采用仪表放大器（数
据放大器、测量放大器）。
例如用于对温度、流量、压力等物理量的测量，一般传感器是利用电
阻或电容的变化，用电桥把他们转换成电压的变化，如图。
R
输出
RX
E
R
R
16
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仪表放大器具有的特征是：
• 具有高的输入阻抗，低的偏置电流。
• 平衡差动输入，高的共模抑制比。
• 单端输出，较低的输出电阻。
• 具有较小的失调电压与漂移。
• 改变一只外接电阻阻值或接线，即能改变放大器的增益。
满足以上要求的电路原理图如下。
A1
3
2
R4
+
-
6
OP07
R6
1
1
V1
VCC_CIRCLE
R1
2
1
10k
2
10k
12
50k
OP07
3
V0
6
VCC_CIRCLE
A3
12
1k
+
R2
-
2
R3
A2
50k
6
R5
1
10k
R7
2
2
10k
1
2
+
VCC_CIRCLE
V2
3
-
2
OP07
17
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R4=R5，R6=R7条件下，该电路的差模电压放大倍数为：
.
AVD
R6
2 R1
（1
)
R2
R4
为了提高仪用放大器的共模抑制比（CMRR），要求
R5 R4
和
R7
R6
相差尽可能小，一般选用金属膜或线绕电阻。调节增益时，不要调
节R4~R7 这些电阻。如果希望调节增益，必须用改变电阻R2 实现，
这样对仪用放大器的CMRR影响不大。
R1
CMRR (1 2 ) CMRR3
R2
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一实际测量放大器电路:
1
-
10k
10k
2
1
1
1
R4
10k
R1
2
R6
21
R8
100k
Rw
2
21
2
6
3
R2
V2
6
R9
100k
2
1
1
10k
2
1
2
+
3
-
2
22
R1
10k
V0
10k
21
200
6
+
V1
+
-
3
R5 10k
R7
19
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（4）交流放大器
① 双电源供电的交流放大器
若只放大交流信号，可采用同相式交流电压放大器
（也可用反相式）。
20
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电容C1、C2、C3为隔直电容。该电路的交流电压放大被数：
AVF = 1+RF／R2
R1接地是为了保证运算放大器有一合适的静态工作点，即当信号输入为零，
输出直流电位为零。放大器的交流输入电阻：
Ri = R1
R1不能太大，否则会引入噪声电压，影响输出。但也不能太小，否则将影
响前级信号源输出。一般选几十千欧。
耦合电容C1、C3可根据交流放大器的下限频率fL来确定。一般取
C1=C3=（3~10）1／(2πRLfL)
反馈支路的隔直电容C2一般取几微法。注意电容在电路中的极性。
21
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为了提高交流放大器的输入电阻，可采用下图所示的自举式
同相交流放大器。该电路的电压放大倍数仍为1+RF／R2；但
由于反馈电压VA与输入电压VB近似相等，故流过R1的电流近
似为零，从而大大提高了放大器的交流电阻。
22
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② 单电源供电的交流电压放大器
对于用运算放大器组成的单电源供电的交流放大器如下：
在下图的反相交流电压放大器中，R2、R3为偏置电阻。为了输出获得
最大动态范围，通常使输入端的静态工作点
V+ = (R3／R3+R2)Vcc = Vcc/2
静态时，放大器的输出端的电位等于同相端的直流电位。
23
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电容C1、C2为隔直电容，有关C1、C2的选择有放大器的下
限频率fL决定。该放大器的电压放大被数 AVF = RF／R1
下图是自举式同相交流放大器
24
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（5）精密整流电路
① 半波整流电路
精密整流电路，它可将毫伏级的正弦信号转换成半波输出。
0
当 U i （正半周）时，D
1导通，D2截止，输出电压:
当
（负半周）时，D1截止，D2导通，输出电压:
Ui 0
R2
1
U0 0
R
v0 2 U i
R1
2
D1
1N4148
R1
2
3
1
Vi
+
2
VCC_CIRCLE
-
1
A
D2
6
V0
VCC_CIRCLE
1N4148
2
Rp
25
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② 精密全波整流电路（绝对值电路）
如果需要对小信号进行绝对值运算，可采用图3.2.13所示电路。
在电路中，电阻元件选择R1=R2=R4=R，R5=R/2，R6=nR。
1
1
U0 1
2
R 220k
2
R1
3
D1
2
R6
1 N4 1 4 8
6
2
3
6 .2 k
U0
6
LM3 5 8
1
1
LM3 5 8
R3
2
R7
2
2
10k
20k
1
R 510k
+
2
1
+
Vi
20k
-
1
2
-
D2
R 42 0 k
26
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1
1
U0 1
2
R 220k
2
R1
3
D1
2
R6
1 N4 1 4 8
6
2
3
LM3 5 8
R3
6 .2 k
U0
6
LM3 5 8
1
1
2
R7
2
2
10k
20k
1
R 510k
+
2
1
+
Vi
20k
-
1
2
-
D2
R 42 0 k
R
当 U i 0（正半周）时，二极管D2截止，D1导通，
U 01 2 U i
R1
故
R
R
U0
6
R4
Ui
6
R5
U 01 nU i
当 U i 0 （负半周）时，二极管D1截止，D2导通，U 01 0
故
U 0 R6 R4 U i nU i
27
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可见输出形成全波整流。同理，若将D1、D2极性反接，可得到输
出极性相反的全波整流。
（6） 通用窗口比较器
A1
2
1
1
2
R3
4.7k
1
3
1N4001
+
2
-
1
2
10k
UH
VCC_CIRCLE
VCC_CIRCLE
+5V
1
LM358
V0
VCC_CIRCLE
2
10k
Vi
2
R1
1
2
1
T
1
VCC_CIRCLE
R2
2
3
1
2
1
UL
1
1N4001
LM358
1
+
VCC_CIRCLE
-
2
A2
2
10k
3
10k
8050
2
10k
在元件选择与分类，或对生产现场进行监视与控制时，窗口比较器是很
有用的。图 3.2.14所示即是一典型的窗口比较器电路。其中UH为上限电
压，UL为下限电压，Vi为输入电压；当Vi>UH或Vi<UL时，运算放大器A1
或A2输出高电平，三极管T饱和导通，输出V0≈0V；当UL<Vi<UH时，运
算放大器A1和A2均输出低电平，三极管T截止，。
28
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输出V0=5V 。电路中A1、A2的输入端所加的双向嵌位二极管，
其保护作用。图中R3是一电阻，如需要，它可以是一个继电器
或指示灯
（7）三角波—方波发生器
虽然产生三角波的电路很多，但用运算放大器构成的三角波发生器却具有
许多优点：产生波形的线性度好、稳定性好，且可以同时产生方波；输出频
率范围极宽，其低频可达10-4Hz，高频方面约106Hz，且在十个数量级的频带
范围内，可以连续地改变输出频率，同时可保证频率改变时，输出电压的幅
度恒定不变。图3.2.15所示电路即是一典型的三角波—方波发生器。率。在给
定的参数条件下，该电路的输出频率为45Hz~500Hz。
29
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A1
1
2
RW
Rt
2
2
1
21
V01
6
VCC_CIRCLE
1
¡À6V
3.3k
100
R1
R2
Rp
2
1
2
R3
3
100k
12
R4
A2
+
1k
2
-
680
1
3.3k
0.01uF
Vz
2
6
+
3
Ct
R5
-
2
F VZ
f
2V01 R t C t
R2
F
R W R1
30
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第4章 模拟集成电路及应用
4.2 集成功率放大器
4.2.1 LM386集成功率放大器
1
1．LM386的特点
6
R2
15K
3
2
1
1
150
3
1.35K
3
T3
2
15K
3
1
R1
2
T9
1
2
2
3
1
2
3
2
2
6
5
3
50K
3
7
3
2
R7
50K
T5
8
5
1
3
输出
2
1
T4
T2
V+
+
2
旁路
-
1
2
R6
2
2
1
R5
增益
1
1
1
T1
1
8
R4
T8
1
2
2
R3
15K
2
2
1
21
7
V+
2
3
T10
1
T7
1
1
2
3
4
增益
反相
输入
同相
输入
地
T6
1
4 地
(a) LM386内部电路图
31
(b) LM386管脚排列图
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它是8脚DIP封装，消耗的静态电流约为4mA，是应用电池
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，其电压增益通
过外部连接的变化可在20～200范围内调节。
其供电电源电压范围为4～15V，在8W负载下，最大输出功
率为325mW，内部没有过载保护电路。
功率放大器的输入阻抗为50k，频带宽度300kHz。
2．LM386的典型应用
LM386使用非常方便。它的电压增益近似等于2倍的1脚和5脚电阻值除
以T1和T3发射极间的电阻（图3.3.1中为R4+R5）。所以图3.3.2是由
LM386组成的最小增益功率放大器，总的电压增益为：
2
R6
15k
2
20
R5 R 4
0.15k 1.35k
32
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C2是交流耦合电容，将功率放大器的输出交流送到负载上，
输入信号通过Rw接到LM386的同相端。C1电容是退耦电容，
R1-C3网络起到消除高频自激振荡作用。
VCC_CIRCLE
V+ (4¡«12V)
C1
7
100n
10K
5
5
4
C3
47n
C2
8¦¸ÑïÉùÆ÷
1
3
220uF
+
LM386
R1
10
2
2
14
1
RW
2
Vi
1
+
VCC_CIRCLE
6
-
62
33
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若要得到最大增益的功率放大器电路，可采用图3.3.3电路。
在该电路中，LM386的1脚和8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：
AV
R6
15k
2
2
200
R4
0.15k
VCC_CIRCLE
V+ (4¡«12V)
C1
7
100n
2
10K
3
C2
8¦¸ÑïÉùÆ÷
1
2
R1
10
2
RW
14
1
1
+
Vi
220uF
+
-
62
VCC_CIRCLE
C4
+
10uF
6
1 8
5
LM386
5
C3
4
47n
34
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
电路的其他元件的作用与图3.3.2作用一样。若要得到任意增益
的功率放大器，可采用图3.3.4所示电路。该电路的电压增益为：
AV 2
R4
R6
R5 // R 2
在给定参数下，该功率放大器的电压增益为50。
VCC_CIRCLE
V+ (4¡«12V)
C4 10uF
+
1
C1
2
10K
C2
8¦¸ÑïÉùÆ÷
1
14
1
2
220uF
+
+
RW
1 8
5
1 LM386 5
C3
3
4
47n
-
Vi
6
R1
10
2
62
VCC_CIRCLE
2
7
100n
R2 1.2K
35
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
4.1.2 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5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
且在自动控制装置中也广泛使用.
1．TDA2006的性能参数
TDA2006
1
2
3
4
5
音频功率放大器集成电路TDA2006 采用5脚单边
双列直插式封装结构，图3.3.5是其外型和管脚排列
图。1脚是信号输入端子；2脚是负反馈输入端子；3
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（-VCC）端子；4脚是功率放大器的输
出端子；5脚是整个集成电路的正电源（+VCC）端
子。
36
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
表3-5 TDA2006的性能参数
参数名称
符号
测 试 条 件
单位
规
最小
范
典型
电源电压
VCC
V
静态电流
ICC
mA
VCC=±15V
40
P0
W
RL=4W， f=1kHz,THD=10%
12
输出功率
最大
±6V
RL=8W，f=1kHz,THD=10%
总谐波失真率
THD
%
P0=8W，RL=4W，f=1kHz
频率响应
BW
Hz
P0=8W，RL=4W
输入阻抗
Ri
MΩ
f=1kHz
电压增益（开环）
AV
dB
f=1kHz
电压增益（闭环）
AV
dB
f=1kHz
输入噪声电压
eN
μV
BW=22Hz～22kHz，RL=4W
6
±15V
80
8
0.2
40～140000
0.5
5
75
29.5
30
30.5
3
37
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
2．TDA2006音频集成功率放大器的典型应用
VCC_CIRCLE
+Vcc
+
100uF
1N4001¡Á2
2
1
1
1
31
2
R3
-
R2
680
2
3
22K
1
8
1
22K
2
46
2
+
22uF C2
2 R4
R1
1
2
2
C1
5
+
1
2.2uF
+
E
C3
RL
C4
100uF
+
C5 0.22uF
VCC_CIRCLE
-Vcc
AVf
图3.3.6电路是TDA2006集成电
路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、
负双电源供电的音响设备。音频
信号经输入耦合电容C1送到
TDA2006的同相输入端（1脚），
功率放大后的音频信号由
TDA2006的4脚输出。由于采用
了正、负对称的双电源供电，故
输出端子（4脚）的电位等于零，
因此电路中省掉了大容量的输出
电容。 电阻R1、R2和电容器C2
构成负反馈网络，其闭环电压增
益：
R1
22
1
1
33.4
R2
0.68
38
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
电阻R4和电容器C5是校正网络，用来改善音响效果。两只二
极管是TDA2006内大功率输出管的外接保护二极管。
3. 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电源，
这时可采用图3.3.7所示的TDA2006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C1输入TDA2006的输入端，功率放大后的音频信
号经输出电容C5送到负载RL扬声器。电阻R1、R2和电容C2构成负反馈
网络，其电路的闭环电压放大倍数：
AVf
1 R1
R2 1 150 4.7 32.9
电阻R6和电容C6同样是用以改善音响效果的校正网络。电阻R4、R5、
R3和电容C7用来为 TDA2006设置合适的静态工作点的，使1脚在静态时获
得电位近似为1/2VCC。
39
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
VCC_CIRCLE
1
+Vcc
+ 100uF
C4
R4
100K
C3
1N4001¡Á2
2
1
1
2
100pF
1
2
C1
2
2
100K
R5
-
3
1
150K
8
1
1
R3
22uF
+
C7
2
R2
4.7K
+
22uF C2
2200uF
+
5 TDA2006
46
+
1
31
2
VCC_CIRCLE
100K
R1
1
C5
2 R4
1
2
2
2.2uF
+
RL
C4
100uF
+
C6 0.22uF
40
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
5.2 线性集成稳压器
5.2.1 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包含7800和7900两大系列，7800系列是三端固
定正输出稳压器，7900系列是三端固定负输出稳压器。它们的最大特
点是稳压性能良好，外围元件简单，安装调试方便，价格低廉，现已
成为集成稳压器的主流产品。7800系列按输出电压分有5V、6V、9V、
12V、15V、18V、24V等品种；按输出电流大小分有0.1A、0.5A、1.5A、
3A、5A、10A等产品；具体型号及电流大小见表3-6。例如型号为7805
的三端集成稳压器，表示输出电压为5V，输出电流可达1.5A。注意所
标注的输出电流是要求稳压器在加入足够大的散热器条件下得到的。
同理7900系列的三端稳压器也有-5V～-24V七种输出电压，输出电流有
0.1A、0.5A、1.5A三种规格，具体型号见表3-7。
41
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
7800系列属于正压输出，即输出端对公共端的电压为正。根
据集成稳压器本身功耗的大小，其封装形式分为TO-220塑料
封装和TO-3金属壳封装，二者的最大功耗分别为10W和20W
（加散热器）。管脚排列如图3.4.1(a)所示。UI为输入端，UO
为输出端，GND是公共端（地）。三者的电位分布如下：UI
＞UO＞UGND(0V)。最小输入—输出电压差为2V，为可靠起见，
一般应选4～6V。最高输入电压为35V。
CW78¡Á¡Á
CW79¡Á¡Á
输入 地 输出
地 输入 输出
(a)
(b)
42
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
7900系列属于负电压输出，输出端对公共端呈负电压。7900与7800
的外形相同，但管脚排列顺序不同，如图3.4.1(b)所示。7900的电位分
布为：UGND(0V)＞-UO ＞-UI 。另外在使用7800与7900时要注意，采用
TO-3封装的7800系列集成电路，其金属外壳为地端；而同样封装的
7900系列的稳压器，金属外壳是负电压输入端。因此，在由二者构成
多路稳压电源时若将7800的外壳接印刷电路板的公共地，7900的外壳
及散热器就必须与印刷电路板的公共地绝缘，否则会造成电源短路。
2．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
三端固定集成稳压器的典型应用电路如图3.4.2所示。图3.4.2（a）适合
7800系列，UI、UO均是正值；图3.4.2（b）适合7900系列，UI、UO均是
负值；其中UI是整流滤波电路的输出电压。在靠近三端集成稳压器输入
、输出端处，一般要接入C1=0.33mF和C2=0.1mF电容，其目的是使稳压器
在整个输入电压和输出电流变化范围内，提高其工作稳定性和改善瞬变
响应。为了获得最佳的效果，电容器应选用频率特性好的陶瓷电容或胆
电容为宜。另外为了进一步减小输出电压的纹波，一般在集成稳压器的
43
输出端并入一几百mF的电解电容。
D
D
YANGTZE NORMAL
UNIVERSITY
2
1
1
VCC_CIRCLE
Ui
U0
2
-U0
-Ui
CW7900
CW7800
VCC_CIRCLE
VCC_CIRCLE
C1
C2
+
C0
0.1¦ÌF
0.33¦ÌF
(a)
VCC_CIRCLE
C1
C2
0.33¦ÌF
0.1¦ÌF
C0 +
(b)
（2）确保不毁坏器件的措施
三端固定集成稳压器内部具有完善的保护电路，一旦输出发生过载或短路
，可自动限制器件内部的结温不超过额定值。但若器件使用条件超出其规
定的最大限制范围或应用电路设计处理不当，也是要损坏器件的。例如当
输出端接比较大电容时（CO＞25mF），一旦稳压器的输入端出现短路，输
出端电容器上储存的电荷将通过集成稳压器内部调整管的发射极—基极PN
结泄放电荷，因大容量电容器释放能量比较大，故也可能造成集成稳压器
坏。为防止这一点，一般在稳压器的输入和输出之间跨接一个二极管（见
图3.4.2），稳压器正常工作时，该二极管处于截止状态，当输入端突然短
路时，二极管为输出电容器CO提供泄放通路。
44
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
（3）稳压器输入电压值的确定
集成稳压器的输入电压虽然受到最大输入电压的限制，但为了使稳
压器工作在最佳状态及获得理想的稳压指标，该输入电压也有最小值
的要求。输入电压UI的确定，应考虑如下因素：稳压器输出电压UO；
稳压器输入和输出之间的最小压差(UI－UO)min ；稳压器输入电压的纹
波电压URIP ，一般取UO、(UI－UO)min 之和的10%；电网电压的波动引
U I
起的输入电压的变化
，一般取UO、(UI－UO)min、URIP之和的
(U I UO) 2 ~ 10V
10%。对于集成三端稳压器，
具有较好的稳压输出特性。例如对于输出为5V的集成稳压器，其最小
输出电压UI为：
U Imin U 0 (U I U 0 ) min U RIP U I
5 2 0.7 0.77 8.（V
5 ）
45
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
4.2.2 三端可调集成稳压器
它分为CW317(正电压输出)和CW337(负电压输出)两大系列，每个
系列又有100mA、0.5A、1.5A、3A…等品种，应用十分方便。就
CW317系列与CW7800系列产品相比，在同样的使用条件下，静态
工作电流IQ 从几十mA下降到50mA，电压调整率SV 由0.1%/V达到
0.02%/V，电流调整率SI从0.8%提高到0.1%。三端可调集成稳压器
的产品分类见表3-8所示。
C W1 1 7 /2 1 7
/3 1 7
ADJ U0 Ui
C W1 3 7 /2 3 7
/3 3 7
ADJ -Ui -U0
46
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
CW317、CW337系列三端可调稳压器使用非常方便，只要在输出端上
外接两个电阻，即可获得所要求的输出电压值。它们的标准应用电路
如图3.4.4所示，其中图3.4.4(a)是CW317系列正电压输出的标准电路；
图3.4.4(b)是CW337系列负电压输出的标准电路。
D1
D1
1N4007
2
1
1
1N4007
2
VCC_CIRCLE
1
120¦¸
1
1
R1
1N4007
0.1¦ÌF
+
C3
C1
120¦¸
1
C1
2
1N4007
0.1¦ÌF
D2
VCC_CIRCLE
R1
+
10¦ÌF
2
R2
C2
+
(a)
U 0 1.25 (1
+ 10¦ÌF
2
R2
10¦ÌF
2
10¦ÌF
C3
2
C2
VCC_CIRCLE
-U0
1
VCC_CIRCLE
-Ui
1
U0
D2
2
Ui
2
LM337
1
3
2
LM317
1
3
2
2
(b)
R2
R2
) 50 10 6 R 2 1.25 (1
)
R1
R1
在空载情况下，为了给CW317的内部电路提供回路，并保证输出电压的稳定，
电阻R1不能选的过大，一般选择R1=100～120W。调整端上对地的电容器C2用于
旁路电阻R2上的纹波电压，改善稳压器输出的纹波抑制特性。一般C2的取值在
47
10mF左右。
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
4.2.3 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
利用CW7815和CW7915集成稳压器，可以非常方便地组
成±15V输出、电流1.5A的稳压电源，其电路如图3.4.5所
示。该电源仅用了一组整流电路，节约了成本。
48
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
2．从零伏开始连续可调的稳压电源
由于CW317集成稳压器的基准电压是1.25V，且该电压在输出端和
调整端之间，使得图3.4.4所示的稳压电源输出只能从1.25V向上调
起。如果实现从0V起调的稳压电源，可采用图3.4.6所示的电路。
电路中的R2不是直接接到0V上，而是接在稳压管DZ的阳极上，若
稳压管的稳压值取1.25V，则调节R2 ，该电路的输出电压可从0V
起调。稳压管DZ也可用两只串联二极管代替。电阻R3起限流作用
。
Ui
VCC_CIRCLE U0
CW317
1
VCC_CIRCLE
R1
C1
0.33¦ÌF
C2
0.1¦ÌF
1
2
120
R2
2
-10V
VCC_CIRCLE
1
R3
1K
2
DZ
2
49
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
3．跟踪式稳压电源
在有些情况下，有时要求某一电源能自动跟踪另一电源电压的
变化而变化。利用两只CW317集成稳压器组成的跟踪式稳压电源
如图3.4.7所示。第一级集成稳压器IC1 的调整端通过电阻R2 接到
第二只集成稳压器IC2的输出端，这就限定了IC2集成稳压器的输
入—输出电压差。该电压差为：
1
1
Ud 2 UO1 UO2
R2
1.25(1
)
R1
R2
720
R1
VCC_CIRCLE
2
240
VCC_CIRCLE
U02
Ui
1
R3
120
C2
1¦ÌF
1k
R4
2
2
0.1¦ÌF
2
1
C1
U01
CW317
2
CW317
50
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
在图给定的参数下，Ud2=5V。第二级集成稳压器的输出电压为:
R4
UO2 1.25(1 )
R3
故第一级集成稳压器的输出电压为
R4
UO1 Ud2 UO2 5 1.25(1 )
R3
可见在调节电阻R4改变第二级输出电压UO2时，第一级输出电压UO1自
动跟踪UO2电压变化。
4．恒流源电路
用三端固定输出集成稳压器组成的恒流源电路如图3.4.8所示。此时三
端集成稳压器CW7805工作于悬浮状态，接在CW7805输出端和公共端
之间的电阻R决定了恒流源的输出电流I0。从图中知，流过电阻R的电
流为：
51
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
Ui
1
IR
CW7805
VCC_CIRCLE
0.1uF
R
1
0.33¦ÌF
IQ
2
C
2
I0
RL
VCC_CIRCLE
V 5
IR
R
R
流过负载RL的电流为：
5
I0 I R IQ IQ
R
52
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
其中IQ为集成稳压器的静态工作电流。当电阻R较小，IR较大的情况下，IQ
的影响可忽略不计。可见，调节电阻R的大小，可以改变恒流源电流的大小。
用三端可调集成稳压器CW317组成的恒流源电路如图3.4.9所示。由于
集成可调稳压器CW317的调整端电流非常小，仅有50mA左右，并且调
整端电流又极其稳定。故该恒流源的电流恒定性及效率均比较高。该
恒流源电路的输出电流为：
VCC_CIRCLE
Ui
IR
1
CW317
R
C
1
I0
I0
1.25
R
RL
2
IQ
2
0.1¦ÌF
53
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
4.3 集成基准电压源
基准电压源是一种输出电压高稳定度的电压源。它在传感器电路、自动控
制系统、单片机应用系统等方面均有广泛的应用，例如作为比较器的参考
电压、模—数或数—模转换器的基准电源等。集成基准电压源的突出指标
是输出电压温度系数非常之小，一般可达（0.3～100）×10 –6/℃。但是集成
基准电压源一般不能直接提供大的输出电流，它仅适合于作电压源使用，
不能进行功率输出。目前国内外生产的基准电压源近百种，常用的有1.2V、
2.5V、5V、6、9.5V、10V等。
1 集成基准电压源MC1403
MC1403采用8脚双列直插式封装形式，管脚排列如图3.4.10(a)所示。其
输入电压范围为4～15V，输出电压的波动范围是2.475～2.525V，典型
值为2.5V，输出电压温度系数可达10×10-6/℃。
54
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
MC1403的典型应用电路如图3.4.10(b)所示。在输出端接有1kW
的精密多圈电位器，用以精确调整所需的基准电压值。电容C
是消噪电容。该电路当输入电压从10V变化到4V时，输出电压
仅变化0.0001V。
8
NC
NC
6
7
NC
5
1
Ui
MC1403
3
+2.5V
VCC_CIR
2
1
NC
RW
MC1403
2
3
4
VCC_CIRCLE
0.01¦ÌF
2
C
U0
2
1
10k
VCC_CIRCLE
Ui
U0
GND
(a)
NC
(b)
55
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
将两片MC1403串联使用，可同时获得+5V和+2.5V两路数出。
其电路结构为图3.4.11所示。
U01
VCC_CIRCLE
1
Ui
1
MC1403
3
2
VCC_CIRCLE
+5V
U02
MC1403
3
2
+2.5V
VCC_CIRCLE
56