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講透有史以來廣受歡迎的運算放大器μA741(6)---放大級及輸出級

2021-10-12 09:07 作者:張飛實戰(zhàn)電子  | 我要投稿


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我們來看一下R5這個電阻的作用,如果沒有R5這個電阻,那么T5、T6的基極到地的阻抗就是不可以調節(jié)的,那么T7的Ib電流也就確定了。T7的Ib電流確定了,那么T7基極的電壓也就確定了。我們前面分析過,T7這個管子的存在主要是增強兩個輸入端的對稱性,我們先假定兩個輸入端的回路是完全對稱的。那么T5和T6的C極電壓就是相等的。那么對于輸出來說,我們是不是希望當Vin+等于Vin-的時候,輸出電位是不是零呀。那是不是要求T5和T6的C極電壓有一個確定的值呀,這個確定的值可以使得當Vin+ = Vin-的時候,輸出電壓為零。R5這個電阻的作用也就在于此,它可以調節(jié)T7基極的電壓,也就是T6 集電極的電壓(也就是T5集電極的電壓,根據(jù)對稱性得來),使得輸出電位為零。


我們下面看一下放大級,放大級采用的是達林頓管的結構。什么是達林頓管呢,總體上而言,就是兩個N管或者P管串聯(lián),這樣就可以增大放大倍數(shù)。這個我們前面也提到過,使用這種方式來提高輸入級的內阻。我們從另外一個層面看問題,其實從維護輸入橋臂對稱性的角度上來講,從F點輸出的電流也不宜較大,那樣會拉低F點的電位。因為電流越大,相當于F點到負電源的阻抗也就越低,那么很顯然會把F點的電位拉低。那么也就是說,如果把F點看成一個電源的話,它也是希望后級負載的阻抗相對較高。其實這個需求也是必然的,因為F點的作為源的話,它本身的阻抗是也是比較高的,那么自然它就會要求它的負載的阻抗相對高一些。


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上圖中T10這個管子是一種特殊的三極管,有兩個集電極。我們可以通過控制集電極面積的大小,進而控制流過它們的電流。T10這個管子是鏡像Q5這個管子的電流的,也是一個電流鏡,總的Ic電流也是Iref。這個原理,我們就不再贅述了。在uA741中,流過T9這個管子的電流是0.75Iref,前面我們算過Iref大概是0.73mA,那么流過T9的Ic電流大約就是0.548mA。


我們來看一下uA741的輸出級,它的輸出級采用的是上N下P的推挽結構,這樣可以提高輸出功率。這個推挽結構,大家應該比較熟悉了。R9和R10這兩個電阻主要是用來進行限流使用的,具體起作用的方式我們后面再講。T10和T11這兩個管子是一個Vbe發(fā)生器,也來產生一個固定的壓差,這個壓差騎在T12和Q7的基極之間,這樣就可以防止推挽結構導致的交越失真。在uA741中,這個壓差的值是1.2V,這個值大了會導致T12和Q7的損耗比較高;小了,交越失真就會相對嚴重一些。


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Q6這個管子可以看成一個電壓抬升器,把T9這個管子集電極電壓又抬升了0.7V,Q6這個管子很明顯是放大狀態(tài)接法,同時把信號放大和功率輸出隔離開,盡可能減少功率輸出部分對信號放大的影響。從驅動能力的角度看,T9最好也是驅動一個高內阻的負載,這樣對T9的影響是最小的。

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