集成運(yùn)算放大電路是一種直接耦合的多級(jí)放大電路，它是利用半導(dǎo)體的集成工藝，實(shí)現(xiàn)電路、電路系統(tǒng)和元件三結(jié)合的產(chǎn)物。由于采用集成工藝，可以使相鄰元器件參數(shù)的一致性好，且采用多晶體管的復(fù)雜電路，使之性能做得十分優(yōu)越。集成運(yùn)算放大器的型號(hào)各異，但用得最為普遍的是通用型集成運(yùn)放，其內(nèi)部電路一般為差分輸入級(jí)、中間級(jí)和互補(bǔ)輸出級(jí)，并帶有各種各樣的電流源電路。本章先從多級(jí)放大電路開(kāi)始，分析直接耦合存在的問(wèn)題，引出差分放大電路的組成特點(diǎn)、電路分析方法及其性能指標(biāo)，并對(duì)集成運(yùn)放中常用的電流源作簡(jiǎn)單介紹。對(duì)于集成運(yùn)放，主要講述其外部特性、使用方法，為后續(xù)章節(jié)使用運(yùn)算放大器提供必要的知識(shí)。
4．1 多級(jí)放大電路的耦合方式和動(dòng)態(tài)分析
第2、第3章對(duì)各單管放大電路作了詳細(xì)的分析，任何一個(gè)電路系統(tǒng)都是由若干個(gè)單管放大電路串接而成的多級(jí)放大電路組成，這樣才能滿(mǎn)足電路系統(tǒng)一放大能力、輸入電阻、輸出電阻的要求。組成多級(jí)放大電路的每一個(gè)單管放大電路稱(chēng)為一級(jí)，級(jí)與級(jí)之間的連接方式稱(chēng)為級(jí)間耦合方式。多級(jí)放大電路常見(jiàn)的耦合方式有：阻容耦合、直接耦合、變壓器耦合和光電耦合。
將放大電路的前級(jí)輸出與后級(jí)輸入通過(guò)耦合電容連接的方式稱(chēng)為阻容耦合方式。圖4．1．1所示為兩級(jí)阻容耦合放大電路，由圖知，第一級(jí)的輸入與信號(hào)源、第二級(jí)的輸出與負(fù)載也采用耦合電容連接。
(1)阻容耦合的優(yōu)點(diǎn)
由圖可見(jiàn)，由于電容對(duì)直流量的電抗為無(wú)窮大，因而阻容耦合放大電路各
級(jí)之間的靜態(tài)工作點(diǎn)是相互獨(dú)立的，一旦畫(huà)出圖示電路的直流通路，各自獨(dú)立，這樣就帶來(lái)兩個(gè)好處：
1)設(shè)計(jì)各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)不必考慮前、后級(jí)的影響，而且分析、計(jì)算及調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)十分方便。
2)由于電容的隔直作用，前級(jí)工作點(diǎn)的溫度漂移不會(huì)傳輸?shù)较乱患?jí)。盡管在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)每一級(jí)的Q點(diǎn)均有一些變化，但作為整個(gè)電路系統(tǒng)，靜態(tài)工作點(diǎn)變化不大。
(2)阻容耦合存在的問(wèn)題
1)由于電容的容量不可能做得無(wú)窮大，故阻容耦合放大電路的下限截止頻率人，o，只能放大頻率較高的交流信號(hào)，對(duì)變化緩慢的直流信號(hào)，阻容耦合放大電路無(wú)能為力。
2)由于集成工藝中無(wú)法做大容量電容，故阻容耦合方式無(wú)法集成化。
4．1．2 直接耦合
將前一級(jí)的輸出端直接連接到后一級(jí)的輸入端，這種耦合方式稱(chēng)為直接耦合，如圖4．1．2所示。
圖中，兩級(jí)共射放大電路之間通過(guò)短路線(xiàn)連接，且第一級(jí)的輸入與信號(hào)源，第二級(jí)的輸出與負(fù)載均采用短路線(xiàn)連接?！ ?br> (1)直接耦合的優(yōu)點(diǎn)
1)由于整個(gè)電路中沒(méi)有耦合電容和旁路電路，即使信號(hào)ui的頻率為零，信號(hào)仍能逐級(jí)放大、傳輸。
2)同樣，整個(gè)電路中無(wú)大電容，便于集成化。
(2)直接耦合電路存在的問(wèn)題
1)由圖4．1．2可見(jiàn)，由于級(jí)與級(jí)之間沒(méi)有隔直電容，各級(jí)口點(diǎn)互相牽制，相互影響，這我們?cè)O(shè)置、計(jì)算及調(diào)整Q點(diǎn)將帶來(lái)困難。
2)直接耦合電路并不是簡(jiǎn)單的前級(jí)與后級(jí)的短路線(xiàn)連接，它存在著一個(gè)直流電平的配置問(wèn)題。由圖4．1．2可知，若第二級(jí)射極不接電阻R5,將造成靜態(tài)時(shí)uCE1=UBE2，T1管由于集電極電位被T2基極鉗位，T1管工作在飽和區(qū)。同樣，由于月3取值不可能太大而造成IB2較大，T2管也工作在飽和區(qū)。一個(gè)多級(jí)放大電路中，只要有一級(jí)的口點(diǎn)不合適，整個(gè)電路就將無(wú)法正常工作。R5的接人提高了T2管基極的直流電位，只要取值合適，可以使T1、T2管均工作在放大區(qū)。值得注意的是，由于不能接旁路電容，R5的加入將使第二級(jí)的放大倍數(shù)下降。
3)由于第一級(jí)的輸出直接連接第二級(jí)的輸入，若電路參數(shù)的變化(如環(huán)境溫度改變)使第一級(jí)的集電極電位有一個(gè)小的變化△uC1，它將作為“信號(hào)”被第二級(jí)放大，造成零點(diǎn)漂移。 |
