运算扩大器的偏置电路与分立扩大电路的偏置电路规划有很大不同,主要由各种方式的恒流源电路完成,了解各种方式的恒流源电路是阅览运放电路的根底。运算扩大器的输入级一般是差分扩大电路,其主要功用是按捺共模搅扰和温漂,双极型运放中差分担一般选用CC-CB复合管,以便拓宽通频带;运算扩大器的中心级选用共射或共源电路,并选用恒流源负载和复合管以添加电压扩大倍数。双极型运算扩大器的输出级选用互补输出方式,其主要功用是进步负载才能并增大输出电压和电流的动态规模。二只输出管轮番导通,每管作业在乙类状况。为消除交越失真,一般会给输出管供给恰当的偏置电流,让其作业在甲乙类状况。
集成运算扩大电路的一般组成及其单元结构,如恒流源电路、差分扩大电路、CC-CE、CC-CB电路和互补输出电路等。运算扩大器主要由输入级、中心扩大级、输出级和偏置电路等四部分组成,如图1所示。
图1
因为%&&&&&%工艺的约束,各级之间选用直接耦合。为确保输入短路时,输出直流电平为零,有时还需要在级间参加电平移动电路。运算扩大电路的主要功用是进行线性扩大。此外还有一些附加功用电路,如沟通镜像电流源电路,输出维护电路,交越失真补偿电路,电平移动电路等, 这些电路为确保扩大功用供给辅佐作用,一般并不影响扩大电路目标核算。对辅佐电路进行简化,能够便利沟通剖析。得到简化的沟通等效电路后,将晶体管用小信号模型替代,就能够核算扩大电路的动态目标。
图2是uA741运算扩大电路的等效电路图,试剖析其根本作业原理。
图2
运放电路的结构分化
输入级是一个差动扩大电路,主要由、
(共集-共基组合)和
、
组成。中心扩大级由
、
、
组成共集—共射电路;输出级由
、
组成互补输出电路。
静态偏置剖析
与
构成微镜像电流源,一方面给
、
的基极供给偏置,另一方面由
、
构成的镜像电流源给
、
、
、
的集电极供给恒流偏置,一起作为
、
的恒流负载。
是多集电极管,它与
构成镜像电流源。
一方面给
供给偏置电流,一起作为
的有源负载。
则是给
供给偏置电流,一起作为
的有源负载。
将电路中的镜像直流电流源用等效恒流源替代,得到等效直流通路如图3所示。
图3
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沟通剖析
差分输入级中的、
、
管构成高精度沟通镜像电流源,
,因此供给给
的电流为
,使单端输出的差分电路到达双端输出的作用。
、
一起别离作为
、
的有源负载。电容C的作用是进行相位补偿,用于避免该运放或许发生的自激振荡。输出级中的
,
,
给互补输出管
,
供给静态偏置,以消除交越越失真。
、
是输出限流维护用取样电阻,当输出电流过大时,
或
导通,经过
、
组成的镜像电流源,将该电流镜像至
的另一个基极,经过负反馈按捺输出电流的增大。
将辅佐电路简化后的等效沟通通路如图4所示。
图4
其间,是恒流源
的内阻。
例2,图5是CMOS运放C14573的等效电路图,试剖析其根本作业原理。
图5
运放电路的结构分化
输入级是差动扩大电路,主要由增强型MOS管、
组成。输出级是一个简略的共源电路,由
完成。
基准电流剖析
和外接电阻R发生运放的基准电流
。
静态偏置剖析
与
构成镜像电流源,且
作为
、
源极上的恒流源,并为它们供给直流偏置,
、
是
、
的恒流源负载。
与
构成镜像电流源,且
给
漏极供给直流偏置,一起作为
的恒流源负载。将镜像直流电流源用等效恒流源替代,得到等效直流通路如图6所示。
图6
沟通剖析
差分输入级中的、
管构成沟通镜像电流源,
,因此供给给
的电流为
,使单端输出的差分电路到达双端输出的作用。%&&&&&%C的作用是相位补偿,用于避免自激振荡。将辅佐电路简化后的等效沟通通路如图7所示。
图7
其间,是恒流源
的内阻。