集成運算放大器的應(yīng)用電路設(shè)計
集成運算放大器簡稱集成運放,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,集成運放的各項性能指標(biāo)不斷提高。目前,它的應(yīng)用已大大超出數(shù)學(xué)運算的范疇。實際上集成運放有許多不同型號,每種型號的內(nèi)部線路都不相同,但電路的總體結(jié)構(gòu)卻大致一樣。都是由輸入級、中間放大級、輸出級和偏置電路四部分組成,其結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。
圖1
1.集成運放μA741C
1.1、運放μA741共有8個管腳,各管腳的用途分別說明如下:
1)輸入/輸出端:管腳2和3為兩個輸入端,管腳6為輸出端。其中管腳2為反相輸入端,由此端與參考端之間輸入信號時,6端的輸出信號與輸入信號反相(或極性相反);管腳3為同相輸入端,由此端與參考端之間輸入信號時,6端的輸出信號與輸入信號同相(或極性相同)。運算放大器輸入端的極性對于運算放大器的使用極為重要,不可搞錯。
圖2管腳圖
2)電源端:管腳7與4為外接電源端,為運算放大器提供直流電源。運算放大器通常采用雙電源供電方式,7腳接正電源組的正極,4腳接負(fù)電源組的負(fù)極,使用時絕對不可接錯。
3)調(diào)零端:管腳1和5為調(diào)零端,由此兩端外接調(diào)零補償電位器。集成運算放大器的輸入級雖為差分電路,但其電路參數(shù)及晶體管特性不可能完全對稱,因此,當(dāng)輸入信號為零時,輸出信號一般不為零。調(diào)節(jié)調(diào)零電位器,可使輸入信號為零時輸出信號也為零。
1.2、內(nèi)部等效電路
圖3內(nèi)部等效電路圖
由上圖可知,輸入級由T1~T4組成,T1、T3和T2、T4組成“共集—共基”復(fù)合差動電路,信號由接成射級跟隨器的T1、T2輸入。以提高輸入阻抗。中間放大級由復(fù)合管T16、T17和T23組成共集—共射電路,在T16射級和T17集電極間跨接一個消振補償電容,以使電路更穩(wěn)定工作。輸出級由T14、T20組成互補對稱輸出電路。
2.集成運放的應(yīng)用
下圖為常見的典型直接耦合音頻功率放大電路。利用集成運放構(gòu)成音頻功率放大器時,通常有兩種實用形式。
圖4實用形式1
圖5實用形式2
1)實用形式如圖4所示,該電路的結(jié)構(gòu)是在運放的輸出端加上互補對稱射極跟隨器,這種形式結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,但電源利用率較低。由圖4知,電路中兩個三極管的射極分別串接了電阻RE(1.2Ω),其作用是對功放三極管實施過流保護(hù),在集成運放的輸出端(引腳6)外接1kΩ的電阻,對μA741也起過流保護(hù)作用。圖4中,其電壓放大倍數(shù)約為101,4個二極管均為1S953,功放管為對管,型號為2SC524和2SA524。
2)實用形式如圖5所示,該電路是利用運算放大器的電源電流激勵互補對稱共射極放大電路,圖中所示參數(shù)可輸出的功率約為2W。運算放大器μA741C本身的功耗很小,輸出級的兩個功放管工作于AB類放大狀態(tài),其功耗也較小,因而效率較高,當(dāng)取幾毫安的輸出電流時,電源電流大體上與負(fù)載電流相近。運算放大器的正、負(fù)電源端(引腳7、4)分別與三極管Q1和Q2的基極相連,即運算放大器的電源電流成為Q1和Q2基極的激勵電流。圖5中的電阻R3(47Ω)的作用是為了增大電源電流,即增大兩個功放管基極的激勵電流。電阻R4為限流電阻,對μA741C起過流保護(hù)作用。