閱讀運算放大器電路圖的方法

2022-11-29 00:45:06 字數 1893 閱讀 2646

時間:2010-04-17 23:13:09 **: 作者:

整合運算放大電路的一般組成及其單元結構,如恆流源電路、差分放大電路、cc-ce、cc-cb電路和互補輸出電路等。

運算放大器主要由輸入級、中間放大級、輸出級和偏置電路等四部分組成,如圖1所示。

圖1運算放大器的偏置電路與分立放大電路的偏置電路設計有很大不同,主要由各種形式的恆流源電路實現,熟悉各種形式的恆流源電路是閱讀運放電路的基礎。

運算放大器的輸入級通常是差分放大電路,其主要功能是抑制共模干擾和溫漂,雙極型運放中差分管通常採用cc-cb復合管,以便拓展通頻帶;

運算放大器的中間級採用共射或共源電路,並採用恆流源負載和復合管以增加電壓放大倍數。

雙極型運算放大器的輸出級採用互補輸出形式,其主要功能是提高負載能力並增大輸出電壓和電流的動態範圍。二只輸出管輪流導通,每管工作在乙類狀態。為消除交越失真,通常會給輸出管提供適當的偏置電流,讓其工作在甲乙類狀態。

由於積體電路工藝的限制,各級之間採用直接耦合。為保證輸入短路時,輸出直流電平為零,有時還需要在級間加入電平移動電路。

運算放大器的讀圖過程如下:

(1) 運放電路結構分解

根據運放結構特點,將運放分解成輸入級、中間級和輸出級、基準電流源等四個基本部分。

(2) 基準電流分析

運放電路中均有乙個供偏置用的基準電流源,由它產生基準參考電流。

(3) 靜態偏置分析

在基準電流基礎上,通過映象直流電流或微映象直流電流源,產生各種大小的直流恆流源或直流微恆流源,這些直流恆流源提供放大用電晶體的靜態偏置。

將映象直流源電路用等效恆流源代替,可以得到等效直流通路,用於分析各級直流偏置。

(4) 交流分析

運算放大電路的主要功能是進行線性放大。此外還有一些附加功能電路,如交流映象電流源電路,輸出保護電路,交越失真補償電路,電平移動電路等, 這些電路為保證放大功能提供輔助作用,通常並不影響放大電路指標計算。對輔助電路進行簡化,可以方便交流分析。

得到簡化的交流等效電路後,將電晶體用小訊號模型替代,就可以計算放大電路的動態指標。

圖2是ua741運算放大電路的等效電路圖,試分析其基本工作原理。

圖2(1) 運放電路的結構分解

輸入級是乙個差動放大電路,主要由、(共集-共基組合)和、組成。中間放大級由、、組成共集—共射電路;輸出級由、組成互補輸出電路。

(2) 基準電流分析

、、組成運放的基準電流源,中得到的基準電流為

(3) 靜態偏置分析

與構成微映象電流源,一方面給、的基極提供偏置,另一方面由、構成的映象電流源給、、、的集電極提供恆流偏置,同時作為、的恆流負載。

是多集電極管,它與構成映象電流源。一方面給提供偏置電流,同時作為的有源負載。則是給提供偏置電流,同時作為的有源負載。

將電路中的映象直流電流源用等效恆流源代替,得到等效直流通路如圖3所示。

圖3(4) 交流分析

差分輸入級中的、、管構成高精度交流映象電流源,,因而提供給的電流為,使單端輸出的差分電路達到雙端輸出的效果。、同時分別作為圖5

(1) 運放電路的結構分解

輸入級是差動放大電路,主要由增強型mos管、組成。輸出級是乙個簡單的共源電路,由實現。

(2) 基準電流分析

和外接電阻r產生運放的基準電流。

(3) 靜態偏置分析

與構成映象電流源,且作為、源極上的恆流源,並為它們提供直流偏置, 、是、的恆流源負載。

與構成映象電流源,且給漏極提供直流偏置,同時作為的恆流源負載。

將映象直流電流源用等效恆流源代替,得到等效直流通路如圖6所示。

圖6(4) 交流分析

差分輸入級中的、管構成交流映象電流源,,因而提供給的電流為,使單端輸出的差分電路達到雙端輸出的效果。

電容c的作用是相位補償,用於防止自激振盪。

將輔助電路簡化後的等效交流通路如圖7所示。

圖7其中,是恆流源的內阻。

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