在集成运放电路中,若有一个支路的电流可以直接估算出来,通常该电流就是偏置电路的基准电流,电路中与之相关联的电流源(如镜像电流源、比例电流源等)部分,就是偏置电路。将偏置电路分离出来,剩下部分一般为三级放大电路,按信号的流通方向,以“输入”和“输出”为线索,既可将三级分开,又可得出每属于哪种基本放大电路。
F007是通用型集成运放,其电路如图3.4.3 所示,它由215V两路电源供电。从图中可以看出,从+Vc经、T、R,和T到Vcc所构成的回路的电流能够直接估算出来,因而.R中的电流为偏置电路的基准电流。T与T构成微电流源,而且T的集电极电流lc10等于19管集电极电流l∞与T3T4的基极电流I,l之和,即lc0=lc+lN+l0;T,与T。为镜像关系,为级提供静态电流;T与T为镜像关系,为第二、三级提供静态电流。 F007 的偏置电路如图中所标注,其分析估算见例3.3.2。将偏置电路分离出来后,可得到F007 的放大电路部分,如图3.4.4 所示。根据信号的流通方向可将其分为三级,下面就各级作具体分析。
输入信号u加在T和T管的基极,而从1x管(即T,管)的集电极输出信号,故输入级是双端输入、单端输出的差分放大电路,完成了整个电路对地输出的转换。T与T2T3与1x管两、两特性对称,构成共集-共基电路,从而提高电路的输入电阻,改善频率响应。
T与T管为纵向管,β大;I与T管为横向管,β小但耐压高;。1,1c。与T管构成的电流源电路作为差分放大电路的有源负载;因此输入级可承受较高的差模输入电压并具有较强的放大能力。
1,1与T构成的电流源电路不但作为有源负载,而且将T管集电极动态电流转换为输出电流Δll0的一部分。
由于电路的对称性,当有差模信号输入时,Δi1=Δlc,Δls=Δl(忽略T管的基极电流),。Δic=Δi。(因为R=R),因而Δlco=Δl4,所以加水Δt加水=Δt4Δim2Δlc,输出电流加倍,当然会使电压放大倍数增大。电流源电路还对共模信号起抑制作用,当共模信号输入时,Δl=Δl,而Δlc=Δi(c)Δlc(忽略)1,管的基极电流),Δl=ΔlΔl=0,可见,共模信号基本不传递到下,提高了整个电路的共模抑制比。
此外,当某种原因使输入级静态电流增大时,T,与T管集电极电流会相应增大,但因为Ic10=lc+I3+l8,且lc10基本恒定,所以lc9的增大势必使I,l减小,从而使输入级静态电流I,l,l,l减小,保持它们基本不变。当某种原因使输入级静态电流减小时,各电流的变化与上述过程相反。
综上所述,输入级是一个输入电阻大、输入端耐压高、对共模信号抑制能力强、有较大差模放大倍数的双端输入、单端输出差分放大电路。
2. 中间级 中间级是以T和T组成的复合管为放大管,以电流源为集电极负载的共射放大电路,具有很强的放大能力。
3. 输出级输出级是准互补电路,T.和T复合而成的 PNP 型管与NPN型管T构成互补形式,为了弥补它们的非对称性,在发射极加了两个阻值不同的电阻R,和、RR、R和1,构成l倍增电路,为输出级设置合适的静态工作点,以消除交越失真。
R和R还作为输出电流10(发射极电流)的采样电阻与D,D共同构成过流保护电路,这是因为T导通时R上电压与二极管D上电压之和等于'T管bc间电压与R上电压之和,即u8+uDl=u014+i0R,当t未超过额定值时,μ01<lσN,D1截止;而当l过大时,R上电压变大使D导通,为T的基极分流,从而限制了I的发射极电流,保护了T管。D在T,和T导通时起保护作用。
在图3.4.3中,电容C的作用是相位补偿,具体分析见第5 章5.6节;外接电位器R起调零作用,改变其滑动端,可改变T,和T管的发射极电阻,以调整输入级的对称程度。
读者可参阅本节对图3.4.1 所示电路的定量分析自行分析 F007 电路的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数。其电压放大倍数可达几十万倍,输入电阻可达2 MΩ以上。
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