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        集成運算放大電路的應用探究

        2016-05-28 19:20:42韓瑞
        科技與創(chuàng)新 2016年9期
        關鍵詞:等效電路

        韓瑞

        摘 要:近年來,電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快,其各項性能也逐步提升。集成運算放大器是一種不可或缺的單元電路,發(fā)揮著關鍵性作用。首先闡述了集成運放μA741C的基本組成,然后探討了其具體應用。

        關鍵詞:集成運算放大電路;輸出端;等效電路;調零端

        中圖分類號:TN722.7+4 文獻標識碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.086

        為了方便各種模擬信號的運算,集成放大電路應運而生,這也是它被稱作“集成運算放大電路”的原因。集成運算放大電路的簡稱為“集成運放”,英文名為“Integrated Operational Amplifier”。由于集成運放性能較高,價格較低,因此在發(fā)生電路與模擬信號處理中應用得較多??梢哉f,分立元件放大電路已經(jīng)被集成運放取代。

        1 集成運放μA741C的基本組成

        集成運放由四部分組成,分別為輸入級、中間級、輸出級和偏置電路。其中,輸入級主要由差動放大電路組成,能夠避免放大電路出現(xiàn)零點漂移的情況,并增大輸入阻抗;中間級主要由共發(fā)射極放大電路組成,可以得到較高的電壓放大倍數(shù);輸出級主要由互補對稱電路組成,能夠降低輸出電阻,確保電路具備更強的負載能力;偏置電路主要由各種恒流源電路組成,能夠將穩(wěn)定、合適的偏置電流提供給以上電路,對各級靜態(tài)工作點起著決定性作用。由于硅片上無法制作大的電容,因此,集成運放主要使用直接耦合的方法。

        1.1 相關管腳介紹

        1.1.1 輸入/輸出端

        兩個輸入端分別是管腳2和管腳3,輸出端是管腳6。管腳2是反相輸入端,在和參考端之間輸入信號的過程中,6端的輸入信號和輸出信號為反相,或者是極性相反;管腳3是同相輸入端,在和參考端之間輸入信號的過程中,6端的輸入信號和輸出信號同相,或者是極性相同。在使用運算放大器時,尤其要注意輸入端的極性,不能出現(xiàn)錯誤。

        1.1.2 電源端

        兩個外接電源端分別為管腳4和管腳7,用于將直流電源提供給運算放大器。運算放大器一般由雙電源供電,正電源組的正極接管腳7,負電源組的負極接管腳4,在使用的過程中要避免出現(xiàn)錯接的情況。

        1.1.3 調零端

        兩個調零端分別為管腳1和管腳5,這兩端與調零補償電位器連接。集成運放輸入級是差分電路,其晶體管特性與電路參數(shù)并不對稱。如果輸入信號為0,輸出信號通常不會為0.此時,需要調整調零電位器。這樣,當輸入信號為0時,可以確保輸出信號也為0.

        1.2 內部等效電路

        T1~T4為內部等效電路的輸入級,“共集-共基”復合差動電路由T1、T3和T2、T4構成,由集成射級跟隨器的T1、T2進行信號輸入,這樣能夠增大輸入阻抗。中間放大級由復合管T16、T17、T23構成“共集-共射”電路。將一個消振補償電容跨接到T16射級與T17集電極之間,這樣能夠保證電路穩(wěn)定運行。T14、T20在輸出級構成互補對稱輸出電路。

        2 集成運放的具體應用

        圖1、圖2為常見的典型直接耦合音頻功率放大電路,通過應用集成運放,形成音頻功率放大器。使用形式一般有以下兩種。

        第一種使用形式如圖1所示。這種結構主要是將互補對稱射極跟隨器設置在集成運放的輸出端,構成電路結構。這樣的形式結構比較簡單,便于使用,不過電源利用率不高。這一使用形式的電路將電阻RE(1.2 Ω)分別串接到兩個三極管中,以加強對功放三極管的過流保護;將1 kΩ電阻連接到集成運放的輸出端,能夠對μA741進行過流保護。由圖1可知,電壓放大倍數(shù)為1 014左右的二極管基本上都是IS953,功放管為對管,其型號分別是2SC524和2SA524。

        第二種使用形式如圖2所示。這種結構主要使用集成運放電源電流激勵互補對稱共射極放大電路,輸出功率為2 W左右。集成運放μA741C本身功耗并不大,兩個輸出級功放管工作于AB類放大狀態(tài),功耗也不大,因此效率較高。如果輸出電流只有幾毫安,那么電源電路和負載電流相差不大。將三極管Q1和Q2的基極分別與集成運放的正、負電源端連接。這樣,三極管Q1和Q2基極的激勵電流就為集成運放的電源電流。通過設置電阻R3(47 Ω),能夠增大電源的電流,也就是增大兩個功放管基極的激勵電流。通過設置限流電阻R4,能夠實現(xiàn)對μA741C的過流保護。

        3 結束語

        總而言之,將不同的電路外接到集成運放中可以產(chǎn)生不同的功能,因此,要根據(jù)所實現(xiàn)的功能,合理選擇集成運放。然而,在集成運算放大電路的實際應用中還存在很多問題,我們要采取有效措施,避免損壞器件。在擴展集成運放性能時,要針對出現(xiàn)的問題和故障進行深入分析,盡快處理。此外,由于集成運放在實驗過程中的環(huán)境比較復雜,因此要選擇帶有過壓、過流、過熱保護的型號。

        參考文獻

        [1]李東沛.集成運放電路的應用分析[J].電子技術與軟件工程,2015(23):114-116.

        [2]王強,蒙萱,方開洪,等.集成運放的線性與非線性應用分析[J].自動化與儀器儀表,2015(04):186-188.

        [3]吳曉莉.集成運算放大器在測井儀器電路設計中的應用技巧[J].石油儀器,2013(02):18-19.

        〔編輯:劉曉芳〕

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