集成运算放大电路的应用探究

2016-05-28 19:20韩瑞
科技与创新 2016年9期

韩瑞

摘 要:近年来,电子产品更新换代的速度不断加快,其各项性能也逐步提升。集成运算放大器是一种不可或缺的单元电路,发挥着关键性作用。首先阐述了集成运放μA741C的基本组成,然后探讨了其具体应用。

关键词:集成运算放大电路;输出端;等效电路;调零端

中图分类号:TN722.7+4 文献标识码:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.086

为了方便各种模拟信号的运算,集成放大电路应运而生,这也是它被称作“集成运算放大电路”的原因。集成运算放大电路的简称为“集成运放”,英文名为“Integrated Operational Amplifier”。由于集成运放性能较高,价格较低,因此在发生电路与模拟信号处理中应用得较多。可以说,分立元件放大电路已经被集成运放取代。

1 集成运放μA741C的基本组成

集成运放由四部分组成,分别为输入级、中间级、输出级和偏置电路。其中,输入级主要由差动放大电路组成,能够避免放大电路出现零点漂移的情况,并增大输入阻抗;中间级主要由共发射极放大电路组成,可以得到较高的电压放大倍数;输出级主要由互补对称电路组成,能够降低输出电阻,确保电路具备更强的负载能力;偏置电路主要由各种恒流源电路组成,能够将稳定、合适的偏置电流提供给以上电路,对各级静态工作点起着决定性作用。由于硅片上无法制作大的电容,因此,集成运放主要使用直接耦合的方法。

1.1 相关管脚介绍

1.1.1 输入/输出端

两个输入端分别是管脚2和管脚3,输出端是管脚6。管脚2是反相输入端,在和参考端之间输入信号的过程中,6端的输入信号和输出信号为反相,或者是极性相反;管脚3是同相输入端,在和参考端之间输入信号的过程中,6端的输入信号和输出信号同相,或者是极性相同。在使用运算放大器时,尤其要注意输入端的极性,不能出现错误。

1.1.2 电源端

两个外接电源端分别为管脚4和管脚7,用于将直流电源提供给运算放大器。运算放大器一般由双电源供电,正电源组的正极接管脚7,负电源组的负极接管脚4,在使用的过程中要避免出现错接的情况。

1.1.3 调零端

两个调零端分别为管脚1和管脚5,这两端与调零补偿电位器连接。集成运放输入级是差分电路,其晶体管特性与电路参数并不对称。如果输入信号为0,输出信号通常不会为0.此时,需要调整调零电位器。这样,当输入信号为0时,可以确保输出信号也为0.

1.2 内部等效电路

T1~T4为内部等效电路的输入级,“共集-共基”复合差动电路由T1、T3和T2、T4构成,由集成射级跟随器的T1、T2进行信号输入,这样能够增大输入阻抗。中间放大级由复合管T16、T17、T23构成“共集-共射”电路。将一个消振补偿电容跨接到T16射级与T17集电极之间,这样能够保证电路稳定运行。T14、T20在输出级构成互补对称输出电路。

2 集成运放的具体应用

图1、图2为常见的典型直接耦合音频功率放大电路,通过应用集成运放,形成音频功率放大器。使用形式一般有以下两种。

第一种使用形式如图1所示。这种结构主要是将互补对称射极跟随器设置在集成运放的输出端,构成电路结构。这样的形式结构比较简单,便于使用,不过电源利用率不高。这一使用形式的电路将电阻RE(1.2 Ω)分别串接到两个三极管中,以加强对功放三极管的过流保护;将1 kΩ电阻连接到集成运放的输出端,能够对μA741进行过流保护。由图1可知,电压放大倍数为1 014左右的二极管基本上都是IS953,功放管为对管,其型号分别是2SC524和2SA524。

第二种使用形式如图2所示。这种结构主要使用集成运放电源电流激励互补对称共射极放大电路,输出功率为2 W左右。集成运放μA741C本身功耗并不大,两个输出级功放管工作于AB类放大状态,功耗也不大,因此效率较高。如果输出电流只有几毫安,那么电源电路和负载电流相差不大。将三极管Q1和Q2的基极分别与集成运放的正、负电源端连接。这样,三极管Q1和Q2基极的激励电流就为集成运放的电源电流。通过设置电阻R3(47 Ω),能够增大电源的电流,也就是增大两个功放管基极的激励电流。通过设置限流电阻R4,能够实现对μA741C的过流保护。

3 结束语

总而言之,将不同的电路外接到集成运放中可以产生不同的功能,因此,要根据所实现的功能,合理选择集成运放。然而,在集成运算放大电路的实际应用中还存在很多问题,我们要采取有效措施,避免损坏器件。在扩展集成运放性能时,要针对出现的问题和故障进行深入分析,尽快处理。此外,由于集成运放在实验过程中的环境比较复杂,因此要选择带有过压、过流、过热保护的型号。

参考文献

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[3]吴晓莉.集成运算放大器在测井仪器电路设计中的应用技巧[J].石油仪器,2013(02):18-19.

〔编辑:刘晓芳〕