集成運算放大電路的應(yīng)用探究

韓瑞

摘 要：近年來，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度不斷加快，其各項性能也逐步提升。集成運算放大器是一種不可或缺的單元電路，發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。首先闡述了集成運放μA741C的基本組成，然后探討了其具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：集成運算放大電路；輸出端；等效電路；調(diào)零端

中圖分類號：TN722.7+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.086

為了方便各種模擬信號的運算，集成放大電路應(yīng)運而生，這也是它被稱作“集成運算放大電路”的原因。集成運算放大電路的簡稱為“集成運放”，英文名為“Integrated Operational Amplifier”。由于集成運放性能較高，價格較低，因此在發(fā)生電路與模擬信號處理中應(yīng)用得較多?？梢哉f，分立元件放大電路已經(jīng)被集成運放取代。

1 集成運放μA741C的基本組成

集成運放由四部分組成，分別為輸入級、中間級、輸出級和偏置電路。其中，輸入級主要由差動放大電路組成，能夠避免放大電路出現(xiàn)零點漂移的情況，并增大輸入阻抗；中間級主要由共發(fā)射極放大電路組成，可以得到較高的電壓放大倍數(shù)；輸出級主要由互補對稱電路組成，能夠降低輸出電阻，確保電路具備更強的負(fù)載能力；偏置電路主要由各種恒流源電路組成，能夠?qū)⒎€(wěn)定、合適的偏置電流提供給以上電路，對各級靜態(tài)工作點起著決定性作用。由于硅片上無法制作大的電容，因此，集成運放主要使用直接耦合的方法。

1.1 相關(guān)管腳介紹

1.1.1 輸入/輸出端

兩個輸入端分別是管腳2和管腳3，輸出端是管腳6。管腳2是反相輸入端，在和參考端之間輸入信號的過程中，6端的輸入信號和輸出信號為反相，或者是極性相反；管腳3是同相輸入端，在和參考端之間輸入信號的過程中，6端的輸入信號和輸出信號同相，或者是極性相同。在使用運算放大器時，尤其要注意輸入端的極性，不能出現(xiàn)錯誤。

1.1.2 電源端

兩個外接電源端分別為管腳4和管腳7，用于將直流電源提供給運算放大器。運算放大器一般由雙電源供電，正電源組的正極接管腳7，負(fù)電源組的負(fù)極接管腳4，在使用的過程中要避免出現(xiàn)錯接的情況。

1.1.3 調(diào)零端

兩個調(diào)零端分別為管腳1和管腳5，這兩端與調(diào)零補償電位器連接。集成運放輸入級是差分電路，其晶體管特性與電路參數(shù)并不對稱。如果輸入信號為0，輸出信號通常不會為0.此時，需要調(diào)整調(diào)零電位器。這樣，當(dāng)輸入信號為0時，可以確保輸出信號也為0.

1.2 內(nèi)部等效電路

T1～T4為內(nèi)部等效電路的輸入級，“共集-共基”復(fù)合差動電路由T1、T3和T2、T4構(gòu)成，由集成射級跟隨器的T1、T2進(jìn)行信號輸入，這樣能夠增大輸入阻抗。中間放大級由復(fù)合管T16、T17、T23構(gòu)成“共集-共射”電路。將一個消振補償電容跨接到T16射級與T17集電極之間，這樣能夠保證電路穩(wěn)定運行。T14、T20在輸出級構(gòu)成互補對稱輸出電路。

2 集成運放的具體應(yīng)用

圖1、圖2為常見的典型直接耦合音頻功率放大電路，通過應(yīng)用集成運放，形成音頻功率放大器。使用形式一般有以下兩種。

第一種使用形式如圖1所示。這種結(jié)構(gòu)主要是將互補對稱射極跟隨器設(shè)置在集成運放的輸出端，構(gòu)成電路結(jié)構(gòu)。這樣的形式結(jié)構(gòu)比較簡單，便于使用，不過電源利用率不高。這一使用形式的電路將電阻RE（1.2 Ω）分別串接到兩個三極管中，以加強對功放三極管的過流保護(hù)；將1 kΩ電阻連接到集成運放的輸出端，能夠?qū)Ζ藺741進(jìn)行過流保護(hù)。由圖1可知，電壓放大倍數(shù)為1 014左右的二極管基本上都是IS953，功放管為對管，其型號分別是2SC524和2SA524。

第二種使用形式如圖2所示。這種結(jié)構(gòu)主要使用集成運放電源電流激勵互補對稱共射極放大電路，輸出功率為2 W左右。集成運放μA741C本身功耗并不大，兩個輸出級功放管工作于AB類放大狀態(tài)，功耗也不大，因此效率較高。如果輸出電流只有幾毫安，那么電源電路和負(fù)載電流相差不大。將三極管Q1和Q2的基極分別與集成運放的正、負(fù)電源端連接。這樣，三極管Q1和Q2基極的激勵電流就為集成運放的電源電流。通過設(shè)置電阻R3（47 Ω），能夠增大電源的電流，也就是增大兩個功放管基極的激勵電流。通過設(shè)置限流電阻R4，能夠?qū)崿F(xiàn)對μA741C的過流保護(hù)。

3 結(jié)束語

總而言之，將不同的電路外接到集成運放中可以產(chǎn)生不同的功能，因此，要根據(jù)所實現(xiàn)的功能，合理選擇集成運放。然而，在集成運算放大電路的實際應(yīng)用中還存在很多問題，我們要采取有效措施，避免損壞器件。在擴展集成運放性能時，要針對出現(xiàn)的問題和故障進(jìn)行深入分析，盡快處理。此外，由于集成運放在實驗過程中的環(huán)境比較復(fù)雜，因此要選擇帶有過壓、過流、過熱保護(hù)的型號。

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〔編輯：劉曉芳〕