集成運放的偏置電路圖解析

2020-12-12 電子發燒友

集成運放的偏置電路圖解析

發表於 2017-11-21 11:21:33

　　集成運放電路中的恆流偏置電流是如何工作的

　　集成運放中為了使各級電路均有穩定的靜態工作點，不是採用給電晶體b- e間或場效應管g-s間加偏置電壓來決定輸出迴路電流，而是為每級放大管輸出迴路注入恆定電流（Icg，Isg 或Idg;Isg）的方法來設置Q點，這種方法在具有恆流源的差分放大電路中曾採用過。

　　

　　在基本放大電路的分析中我們］知道，穩定靜態工作點的基本措施是弓|入直流負反饋和溫度補償，Q點穩定就是靜態集電極電流穩定。實際上，在圖1（a ）所示的電晶體電流源電路中，電阻R起了直流電壓負反饋的作用。可以設想，若溫度升高，則T管的集電極電流ICO 增大，由於電阻R上的壓降增大，導致T管集電極電位降低，從而使TO、T ，管的基極電位降低，基極電流隨之減小，集電極電流也就減小; 當溫度降低時上述各電量均向相反方向變化，從而使集電極電流ICO 和Ici 得到穩定。

　　

　　在圖1（b）~ （C ）所示電路中，發射極電阻R。也起直流負反饋作用。若溫度升高，集電極電流增大，則一方面R的負反饋作用使基極電位降低，另一方面Re 的電流負反饋作用使發射極電位升高，結果b-e間電壓減小，基極電流隨之減小，集電極電流也就減小，兩方面的負反饋作用將使Q點更加穩定。

　　在圖2所示電路中，T。和TZ 應為特性完全相同的一對電晶體，它1］組成鏡像電流原，在B 》2 的情況下：

　　

　　為使電路正常工作，up 中應加上一定的直流電壓，以使T 的基極迴路形成基極電流Izi。由圖可知，Icn= Icz，因此為了保證一定的Icn，應對ug 中的直流分量的大小提出要求。當溫度變化使A 變化時，田於Ica 基本不變，up 中直流分量的大小需自動調整以維持I1= 一。見，這種設置靜態工作點的方法也可使得Q點穩定。

　　多級放大電路總的電壓放大倍數為各級放大電路的電壓放大倍數之積：

　　

　　1）在計算多級放大電路的電壓放大倍數時，應考慮後一級放大電路的輸入電阻作為前一級放大電路的負載對它的影響。有兩種方法可以求得多級放大電路的電壓放大倍數：D在計算各級放大電路的電壓放大倍數時，將後一級放大電路的輸入電阻作為它的負載。

　　2）在計算各級放大電路的電壓放大倍數時，先假設後級斷開（即令RL=co），求出各級放大電路的開路電壓放大倍數Avo。然後將各級放大電路相連，則其總的電壓放大倍數為（以兩級電路為例）

　　

　　下面以一個實例來說明。

　　如圖的兩級放大電路中，若已知T1管的B1、rbe1和T2管的B2、rbe2，且電窄C1、C2、Ce在交流通路中均可忽略。

　　

　　比較式（1）（2）不難看出，這兩種計算方式儘管處理方法不同，但其結果是完全一致的。

　　比較器的偏置電路設計

　　正弦波- 方波變換電路如圖5，這是一過零比較器。當Vr為正弦波時，VO 即為方比較靈敏度波。實驗表明，這一電路對信源是有限制的，信號中不應有直流分量，否則，大大下降（通用運放的比較靈敏度在毫伏量級），且輸出信號不對稱。導致這一不正常現信號象的原因是電路的偏置不合理。由於信號直流分量的存在，當交流信號過「零」時，的實際極性並沒有轉換，運放實際上處於飽和狀態。當交流信號幅度小於直流分量時，輸出端得不到方波，只有當交流信號幅度大於直流分量時，比較器才輸出矩形波; 這時，波形已不對稱。

　　

　　為電路重新設計偏置，採用圖所示電路可獲較理想效果。電路R 的取值由電路的輸入阻抗而定，一般取為100K2.為保證輸出波形的嚴格對稱，電容C 的漏電流要小。其它形式的比較器的偏置問題也是類似的，設計時應予注意

　　單電源供電時的偏置電路設計

　　採用單電源供電，有時是一種經濟實用的方式，在此情況下，運放線性放大區的中點不再是Vg=0V，而是Vo=Vcc12.因此，兩輸入端的直流電位應作相應調整。圖7是一單電源交流放大電路。設VZ的穩壓值為Vcc12，由於電路的負反饋作用，靜態時，Vo= Vz=Vec/2.以上討論的雖是兒種典型電路的偏置問題，但其設計思想適用於其他有關的應用電路

　　

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