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輸入阻抗及輸入級差動放大運算放大器講解

fcsde-sh ? 來源:張飛實戰電子 ? 作者: 張角老師 ? 2021-09-17 09:48 ? 次閱讀
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我們來看下T1、T2這兩個管子的作用,這兩個管子主要是用來提高輸入阻抗增益的。由于Q2本身的Ic電流很小(假定是20uA),我們假定VB和VC是相等的,那么T1和T2的Ic也是相同的,這個每個管子的Ic只有10uA。假定這個這兩個管子每個管子的放大倍數是200,那么T1和T2這兩個管子每個管子分配的Ib電流只有 10uA/200 = 0.05uA = 50nA。

那么對于輸入信號而言,只有有500nA的通流能力,那么信號的輸入就不會失真。當然這里只是估算,但是它從本質上說明了這個運放對輸入信號的內阻基本上是沒有要求的,不是說內阻一定要多小,需要多高的驅動能力,這樣也就提高了這個運放的通用性。當然現在新型的晶體管運放,使用的是兩級三極管去提高運放的輸入阻抗,這樣信號就更不容易失真。

再一個這個運放使用的是N管來提高輸入阻抗的,那么這里就有一個問題,也就是如果N管是站在地上的。那么信號也就必須要具備驅動N管的能力,至少信號在A點處產生的電壓值呀大于0.7V才行。這樣其實也就是提高了對信號的要求,大家想一想,對于一個本來就很微弱的信號,再對它的電壓幅值提要求,是不是有點不切實際。uA741為了解決這個問題,使用了一個什么方案呢?它是使用雙電源供電來解決這個問題的,它給運放提供了正負兩路電源,也就是說T1、T2這兩個三極管它的E極電位其實并不是0V,而是負壓,這樣是不是就解決了輸入信號電平電位的問題。但是這個動作又帶來了新的問題,那就是必須得有負壓電源,那么也就從另外一個方面增加了電路的成本。

目前較新的運放,對內阻的提高上,主要是使用雙P管的方案。這樣一方面提高了輸入阻抗,另外一方面對放大信號的電壓幅值沒有什么要求,相當于對uA741這款運放的輸入級進行了改進。

T5、T6這兩個管子起到什么作用呢?我們再來回顧一下這個運放的工作過程,當IN-大于IN+的時候,T2的Ic電流是不是大于T1的Ic電流,那么自然T5的Ic電流大于T6的Ic電流。我們是T5、T6這兩個管子,他們的基極電位是相同的,由于它們的Ic電流不同,所以它們的E極電位是不同的。由于T5的Ic大于T6的Ic,所以T5的Ve大于T6的Ve,所以Ibt5《Ibt6。大家注意一下T5和T6兩個管子的電流狀態,Ict6 《 Ict5, 然而Ibt6》ibt5,那說明T5這個管子在往放大的狀態移動,而T6這個管子在往飽和的方向移動。當IN-和IN+兩個管子的壓差達到一定程度的時候,T6這個管子也就達到深度飽和狀態。所以說T5、T6這兩個管子的存在提高了差分的增益,使得T5這個管子的Vc輸出的電壓更高。

如果沒有這兩個管子,只有兩個電阻,那么輸入端的增益就要相對小不少,我們再從另外一個角度說明一下,T5本身的Rce也是一個可變電阻,它集電極到源之間的電流也就是Ic電流越大,那么也就是從源到T5集電極的內阻越小;反過來說,也就是T5的Rce變得越來越大,這樣T5的Vc電壓也就越來越大。從這個角度上也可以看出來T5、T6這兩個管子的存在提高了輸入級的放大增益。

T7這個管子的存在主要是增加對稱性,減小運算放大器本身不對稱帶來的誤差。這個我們下節課再分析。

責任編輯:haq

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原文標題:講透有史以來廣受歡迎的運算放大器μA741(4)---輸入阻抗及輸入級差動放大

文章出處:【微信號:fcsde-sh,微信公眾號:fcsde-sh】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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