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分立运算放大器电路

出处:维库电子市场网 发布于:2023-02-03 15:58:52 | 315 次阅读

    使用制作一点也不难。本页向您展示并讨论它们的工作原理。我没有在这里给出所有的电路值,只是足以描述操作。实际电路值将取决于您要对电路做什么。无论如何,当您试图了解电路的工作原理时,不一定要有电路值。
    但是您会在本网站上找到其他电路的链接,这些电路使用这些运算作为构建块。
    简单电路
    第一个电路说明了最简单的可能实现。此处显示它是因为它可能在单一电源电压下使用。
   

    为了便于理解,考虑从 20v 电源运行的电路,但实际值不影响讨论。R1 和 R2 的值相等,可能为 100K,因此 Tr1 基极的电压将为 10v:实际上,我们已经将顶部和底部电源设置为 +10v 和 -10v 的“中心参考”电压。
    现在我们知道(不是吗?)晶体管基极和发射极之间的电压约为 0.6v。所以 Tr1 的发射极要工作,必须在 9.4v 左右。那么,必须有略低于 1mA 的电流流过 R4 以建立该电流。流经 R4 的电流只能通过从 Tr1 或 Tr2 的发射极以某种比例流过而到达它。
    流经 Tr1 发射极的电流也必须流经其集电极,即通过 R3 来自 20v 电源。在流过 R3 时,它会在 R3 两端产生电压,如果 Tr3 导通,该电压约为 0.6v。
    如果 Tr3 导通更多,它会增加流经 R5 的电流,从而增加 R5 上的压降。但是如果 R5 两端的电压升高,它会提高馈送到 Tr2 基极的电压,这将导致 Tr2 导通更多。
    因此,电路自身平衡,R4 中的电流在 Tr1 和 Tr2 之间分配,流过 Tr1 的电流刚好足以使 Tr3“平衡”输出电压,使其等于输入电压。
    更好的电路
    简单的电路很好,但如果您按照说明进行操作,您会意识到,如果输入电压发生变化,发射极电压也会发生变化(因为它必须跟随输入),因此通过 R4 的电流也会发生变化。R4 正在降低输入电压变化的影响。此外,输出电压的变化将导致 Tr3 中的电流变化,因为 R5 中的电流将取决于输出电压。实际上,一些所需的输出电流在 R5 中被浪费了。
    为了减少流过 R4 和 R5 的信号电流的影响,我们需要使这些尽可能高——但它们的值是由电路限制固定的!但是,有办法!看看下一个电路。
  

    在此,R4 已被恒流源(或者,迂腐地说,电流“吸收”作为电流流入)、Tr5 和 R5 被另一个电流源 Tr4 取代。如果您不了解当前源,请参阅当前源和镜像。Tr5 中的电流是恒定的,不受其集电极电压的影响,因此所需信号电压只会改变 Tr1 和 Tr2 中电流的平衡,而不是组合电流。这显着增加了电路的整体增益。同样的考虑也适用于 Tr3 的电流,现在不受 R5 的影响。
    如果您查看几乎所有运算放大器的等效电路,您应该会认出这种基本电路格式。当然,我们的方法很简单:IC 使用各种额外的想法来提高性能。许多常见的 IC 也将这个基本电路颠倒过来,使用 PNP 输入晶体管,因此输入电压可以处于零伏轨并且电路仍然可以工作。
    使用这种配置的一种电路是模拟脉冲计数器。
    一个不寻常的选择
    信不信由你,下面的电路在许多方面与已经描述的两个相同,尽管它看起来完全不同并且可能更简单一些。这是我原创的电路,我从未在其他地方看到过类似的电路!
    Opa3
    但是这个运算放大器有点不同!
    该运算放大器具有一些令人惊讶的特性!令人惊讶的是,Tr1 和 Tr2 实际上是一对长尾对 (LTP)。这可能会让你思考一下,但研究一下电路。您见过的 LTP 都使用两个相同的晶体管(NPN 或 PNP),它们的发射极耦合在一起。这两个是互补的(一个 PNP 和一个 NPN),它们的发射器耦合在一起。通过两者的电流在任何时候都是相同的——而且它不使用恒流源来做到这一点!
    与上述电路一样,R1 和 R2 为 Tr1 建立基极电压,Tr1 的集电极电流流入 R3,为 Tr3 建立基极电压。Tr3 的集电极电流由 Tr4 确定(从长远来看),Tr4 是一个电流源,由流经 D1 的 Tr1 和 Tr2 中的电流偏置。由于 Tr3 在恒定电流下工作,其基极-发射极电压明确定义,因此通过 R3 的电流明确定义,因此 LTP 电流。这反过来为电流源参考提供恒定偏置。
    有(总是)权衡取舍。Tr1 和 Tr2 的基射极电压相加而不是相消,因此不利于直流应用。但它极其简单,却能有出奇的好表现。
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