運(yùn)算放大器電路圖的一般分析方法

集成運(yùn)算放大電路的一般組成及其單元結(jié)構(gòu)，如恒流源電路、差分放大電路、CC-CE、CC-CB電路和互補(bǔ)輸出電路等。

運(yùn)算放大器主要由輸入級(jí)、中間放大級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路等四部分組成，如圖1所示。

圖1

運(yùn)算放大器的偏置電路與分立放大電路的偏置電路設(shè)計(jì)有很大不同，主要由各種形式的恒流源電路實(shí)現(xiàn)，熟悉各種形式的恒流源電路是閱讀運(yùn)放電路的基礎(chǔ)。

運(yùn)算放大器的輸入級(jí)通常是差分放大電路，其主要功能是抑制共模干擾和溫漂，雙極型運(yùn)放中差分管通常采用CC-CB復(fù)合管，以便拓展通頻帶；

運(yùn)算放大器的中間級(jí)采用共射或共源電路，并采用恒流源負(fù)載和復(fù)合管以增加電壓放大倍數(shù)。

雙極型運(yùn)算放大器的輸出級(jí)采用互補(bǔ)輸出形式，其主要功能是提高負(fù)載能力并增大輸出電壓和電流的動(dòng)態(tài)范圍。二只輸出管輪流導(dǎo)通，每管工作在乙類狀態(tài)。為消除交越失真，通常會(huì)給輸出管提供適當(dāng)?shù)钠秒娏?，讓其工作在甲乙類狀態(tài)。

由于集成電路工藝的限制，各級(jí)之間采用直接耦合。為保證輸入短路時(shí)，輸出直流電平為零，有時(shí)還需要在級(jí)間加入電平移動(dòng)電路。

運(yùn)算放大器的讀圖過(guò)程如下：

（1） 運(yùn)放電路結(jié)構(gòu)分解

根據(jù)運(yùn)放結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將運(yùn)放分解成輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)、基準(zhǔn)電流源等四個(gè)基本部分。

（2） 基準(zhǔn)電流分析

運(yùn)放電路中均有一個(gè)供偏置用的基準(zhǔn)電流源，由它產(chǎn)生基準(zhǔn)參考電流。

（3） 靜態(tài)偏置分析

在基準(zhǔn)電流基礎(chǔ)上，通過(guò)鏡像直流電流或微鏡像直流電流源，產(chǎn)生各種大小的直流恒流源或直流微恒流源，這些直流恒流源提供放大用晶體管的靜態(tài)偏置。

將鏡像直流源電路用等效恒流源代替，可以得到等效直流通路，用于分析各級(jí)直流偏置。

（4） 交流分析

運(yùn)算放大電路的主要功能是進(jìn)行線性放大。此外還有一些附加功能電路，如交流鏡像電流源電路，輸出保護(hù)電路，交越失真補(bǔ)償電路，電平移動(dòng)電路等， 這些電路為保證放大功能提供輔助作用，通常并不影響放大電路指標(biāo)計(jì)算。對(duì)輔助電路進(jìn)行簡(jiǎn)化，可以方便交流分析。

得到簡(jiǎn)化的交流等效電路后，將晶體管用小信號(hào)模型替代，就可以計(jì)算放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。

圖2是uA741運(yùn)算放大電路的等效電路圖，試分析其基本工作原理。

圖2

（1） 運(yùn)放電路的結(jié)構(gòu)分解

輸入級(jí)是一個(gè)差動(dòng)放大電路，主要由、（共集-共基組合）和、組成。中間放大級(jí)由、、組成共集—共射電路；輸出級(jí)由、組成互補(bǔ)輸出電路。

（2） 基準(zhǔn)電流分析

、、組成運(yùn)放的基準(zhǔn)電流源，中得到的基準(zhǔn)電流為