將N溝JFET用在輸入部分的差動放大電路上的OP放大器電路。
由于FET的流入柵極的電流是非常小的,所以用在OP放大器的輸入電路中,則能夠提高OP放大器本身的輸入阻抗。這種OP放大器可以用在取樣保持電路和將輸入阻抗非常高的傳感器信號進行放大的電路上。
僅僅是電路的Tr1與Tr2用N溝JFET代替后的電路。然而,JFET與晶體管相比較,則器件本身的增益低,所以相位補償電路的常數(shù)稍有不同。
要注意選擇JFET漏飽和電流的檔次。JFET的1DSS是漏源之間流動的最大電流(不破壞器件的限界,在JFET中不能流過IDSS以上的電流),所以必須選擇比差動放大電路各自電流的設定值要大的IDSS的器件(或者必須將差動放大電路中流動的電流TQ8106P設定在比所選擇器件的IDSS要小的值)。
由于差動放大電路各自的電流設定在1mA,所以Tr1與Tr2的1DSS必須在1mA以上。
在這里,選擇通用N溝JFET2SK330(東芝)(關于2SK330的特性請參考第10章的表10.1)。
由于2SK330的1DSS最低是1.2mA,所以在該電路中,無論使用哪個檔次都沒有關系。但是,Tr1與Tr2必須作為差動放大的對管進行工作。為了器件特性盡可能的一致,要使用同一檔次1DSS的器件。
還有,JFET的柵一源間電壓VCGs(相當于雙極晶體管的VBE)隨IDSS有相當大的分散性。這里使用的2SK330,1DSS有1.2m~14mA的分散性,因此VGS的1~3V。
這樣,F(xiàn)ET是器件之間分散性大的器件,所以,如果連IDSS的檔次都不一致,則差動放大電路肯定不工作。
進而,將JFET使用在OP放大器電路的初級上,則由于器件之間的分散性所產(chǎn)生的影響也變大,故而有輸入補償電壓變大的缺點。
在該電路中,想將輸入補償電壓變小時,在Tr1、Tr2上使用單片式雙管FET[例如2SK389(東芝)]就可以。單片式雙管FET,由于是在一個半導體襯底上緊挨著形成FET,所以器件之間的各種特性差別是非常之小的。
將初級進行渥爾曼一自舉化的OP放大器
將初級的差動放大電路進行渥爾曼一自拳化之后的OP放大器電路。進行渥爾曼一自舉化之后的差動放大電路的特性變好,直至高頻范圍,電路都穩(wěn)定地進行工作。即使在該電路,由于初級的頻率特性擴展的原因,作為OP放大器,加上負反饋來使用時的穩(wěn)定度就變好。
在渥爾曼電路的共發(fā)射極放大電路側的晶體管Tr1,Tr2上,使用3V的齊納二極管H23BLL來加上2.4V的集電極一發(fā)射極電壓。
還有,即使對差動放大電路進行渥爾曼化,如果只在一邊使用輸出(如該電路所示),則可將另一邊不使用的集電極負載去掉。
除了渥爾曼一自舉電路之外,其他部分設計方法完全相同。
在初級采用電流鏡像電路的OP放大器電路
在初級差動放大電路部分采用電流鏡像電路的OP放大器電路。
這樣一來,差動放大電路部分的增益變大,所以OP放大器整體的裸增益也變大。當OP放大器的裸增益變大,加上負反饋使用時,產(chǎn)生增益的設定精度高、噪聲低和失真率變好等優(yōu)點。
為此,幾乎在所有的OP放大器1C的初級差動放大電路中,都加進這種電流鏡像電路。
但是,使用電流鏡像電路,則由于OP放大器的裸增益增大,加上負反饋使用時,不產(chǎn)生振蕩的相位補償就難于進行。
除了在Tr6的基極與電源間連接的R1和C1之外,還在Tr8與Tr9的基極間外加了相位補償電路(R2+C2,R3+C3)。如果不這樣,電路就不能穩(wěn)定地工作。該補償電路的常數(shù)也與R1、Cl-樣,試著計算一下即可。
在使用電流鏡像電路時,必須注意的是Tr。的集電極電位。這里的電位是從正電源偏向負電源的電位,它為Tr3發(fā)射極電阻的壓降與Tr3的VBE之和的量。在電路中,Tr3的集電極電位為+13.4V(=+15V-lV-O.6V),由這個電位計算出Tr6發(fā)射極電阻的值即可。
然而,在電路中,除了初級的差動放大電路之外,為了取得完全相同的電路常數(shù),采用調(diào)節(jié)電流鏡像電路的發(fā)射極電阻(調(diào)到lkΩ)的方法。使Tr6的基極電位的值一樣來設定發(fā)射電阻。
將第二級進行渥爾曼一自舉化后的OP放大器電路
將第二級的共發(fā)射極電路進行渥爾曼一自舉化后的OP放大器電路。
渥爾曼電路是消除密勒效應的影響,擴展了電路頻率特性的電路。因此,越在密勒效應影響大的地方使用,其效果就越顯著。通常,放大電路,在二級構成的OP放大器電路中,比起初級的差動放大電路來,第二級的共射極電路增益要大。
由這樣的理由可知,對初級進行渥爾曼化,對第二級進行渥爾曼化更能擴展OP放大器的整體頻率特性。
為此,電路頻率特性變好。如果是在6dB增益處使用,處理圖像信號都足夠的。
渥爾曼一自舉化后共射極部分的設計方法完全相同(但是,NPN晶體管,這里所表示的是PNP晶體管,有這點區(qū)別)。
在電路中,Tr4的集電極一發(fā)射極間電壓設定為2.4V。齊納二極管上流動的電流設定為Tr4、Tr5的發(fā)射極電流的1/10,即0.2mA。
如果想進一步擴展頻率特性時,Tr5用fT高的晶體管代替即可。還有,雖然電路變得復雜些,也有對初級的差動放大電路進行渥爾曼一自舉化的方法。