集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)稱(chēng)集成運(yùn)放，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，集成運(yùn)放的各項(xiàng)性能指標(biāo)不斷提高。目前，它的應(yīng)用已大大超出數(shù)學(xué)運(yùn)算的范疇。實(shí)際上集成運(yùn)放有許多不同型號(hào)，每種型號(hào)的內(nèi)部線(xiàn)路都不相同，但電路的總體結(jié)構(gòu)卻大致一樣。都是由輸入級(jí)、中間放大級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路四部分組成，其結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。

圖1

1.集成運(yùn)放μA741C

1.1、運(yùn)放μA741共有8個(gè)管腳，各管腳的用途分別說(shuō)明如下：

1)輸入/輸出端：管腳2和3為兩個(gè)輸入端，管腳6為輸出端。其中管腳2為反相輸入端，由此端與參考端之間輸入信號(hào)時(shí)，6端的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相(或極性相反);管腳3為同相輸入端，由此端與參考端之間輸入信號(hào)時(shí)，6端的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相(或極性相同)。運(yùn)算放大器輸入端的極性對(duì)于運(yùn)算放大器的使用極為重要，不可搞錯(cuò)。

圖2管腳圖

2)電源端：管腳7與4為外接電源端，為運(yùn)算放大器提供直流電源。運(yùn)算放大器通常采用雙電源供電方式，7腳接正電源組的正極，4腳接負(fù)電源組的負(fù)極，使用時(shí)絕對(duì)不可接錯(cuò)。

3)調(diào)零端：管腳1和5為調(diào)零端，由此兩端外接調(diào)零補(bǔ)償電位器。集成運(yùn)算放大器的輸入級(jí)雖為差分電路，但其電路參數(shù)及晶體管特性不可能完全對(duì)稱(chēng)，因此，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出信號(hào)一般不為零。調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，可使輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)也為零。

1.2、內(nèi)部等效電路

圖3內(nèi)部等效電路圖

由上圖可知，輸入級(jí)由T1~T4組成，T1、T3和T2、T4組成“共集—共基”復(fù)合差動(dòng)電路，信號(hào)由接成射級(jí)跟隨器的T1、T2輸入。以提高輸入阻抗。中間放大級(jí)由復(fù)合管T16、T17和T23組成共集—共射電路，在T16射級(jí)和T17集電極間跨接一個(gè)消振補(bǔ)償電容，以使電路更穩(wěn)定工作。輸出級(jí)由T14、T20組成互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)輸出電路。

2.集成運(yùn)放的應(yīng)用

下圖為常見(jiàn)的典型直接耦合音頻功率放大電路。利用集成運(yùn)放構(gòu)成音頻功率放大器時(shí)，通常有兩種實(shí)用形式。

圖4實(shí)用形式1

圖5實(shí)用形式2

1)實(shí)用形式如圖4所示，該電路的結(jié)構(gòu)是在運(yùn)放的輸出端加上互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)射極跟隨器，這種形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但電源利用率較低。由圖4知，電路中兩個(gè)三極管的射極分別串接了電阻RE(1.2Ω)，其作用是對(duì)功放三極管實(shí)施過(guò)流保護(hù)，在集成運(yùn)放的輸出端(引腳6)外接1kΩ的電阻，對(duì)μA741也起過(guò)流保護(hù)作用。圖4中，其電壓放大倍數(shù)約為101，4個(gè)二極管均為1S953，功放管為對(duì)管，型號(hào)為2SC524和2SA524。

2)實(shí)用形式如圖5所示，該電路是利用運(yùn)算放大器的電源電流激勵(lì)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)共射極放大電路，圖中所示參數(shù)可輸出的功率約為2W。運(yùn)算放大器μA741C本身的功耗很小，輸出級(jí)的兩個(gè)功放管工作于A(yíng)B類(lèi)放大狀態(tài)，其功耗也較小，因而效率較高，當(dāng)取幾毫安的輸出電流時(shí)，電源電流大體上與負(fù)載電流相近。運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源端(引腳7、4)分別與三極管Q1和Q2的基極相連，即運(yùn)算放大器的電源電流成為Q1和Q2基極的激勵(lì)電流。圖5中的電阻R3(47Ω)的作用是為了增大電源電流，即增大兩個(gè)功放管基極的激勵(lì)電流。電阻R4為限流電阻，對(duì)μA741C起過(guò)流保護(hù)作用。