【技术专辑】使用LTspice了解LM741 OpAmp:第2部分

运算放大器的工作原理:第2部分,共2部分

 

我们最后一次完成了运算放大器输入级的工作原理。下一个重要阶段由晶体管Q3,Q5,Q6,Q7和Q8组成。差分输入的发射极(见第1部分)连接到Q5和Q6的发射极,这提供了电平转换,这是第二级电压摆幅和直流电平输入所需的。电流镜像负载由Q3,Q6,R1和R2组成。让我们再来看看这个。 

 

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希望这些方程式能够为741运算放大器的信号路径和一般功能提供更多信息......我向您保证,我们在第1部分中完成的输入级是该电路中最复杂的部分。 

 

回想一下输入阶段:

 

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图1

 

您可能已经注意到的另一个功能是偏移空1和2.在模拟中,这不是必要的调整,但在现实生活中,有必要在偏移空1和2之间包括一个底池。为什么?那么,当两个输入(Q1和Q2)之间没有差异时,您可能会获得非零输出。这是由于晶体管和电阻不匹配......没有什么是完美的!为了平衡不匹配并在输入没有差异时获得零输出,在偏移空1和2之间放置一个底池并修剪它直到输出看起来很好。为了进一步阅读有关这方面的数学,德州仪器已经在这里看到了关于这个主题的一些很好的数学。

 

现在这很棒,所有:我们有一个相当稳固的输入阶段,事情正在抬头,我们有点理解发生了什么......但是等等!我们有一个差分输入,741运算放大器只有一个输出。我们如何将差分输入转换为单端信号?哇,等一下,什么?哦,不要担心,741(David Fullagar)的创造者已经为我们想到了这一点。有源负载(Q3,Q8,R1,R2)创建一个改进的Wilson电流镜。它的目的是获取差分输入电流并使其成为单端信号,而不会将两个信号转换为一个信号的50%损失。跟随?我知道,它有点模糊。Q6与Q5的小信号差分电流看起来在Q16的基础上求和。仔细研究有源负载示意图......可能需要一些时间来吸收这个概念,但你会得到它。

 

得到它?得到它了?好。 

 

好了,现在我们终于可以从输入阶段开始了。单端信号被输入到Q16。第16季度和第15季度创建一个达灵顿配置。也就是说,被第一个晶体管Q16放大的电流随后被Q15再次放大。这会产生高电流增益(ββ)。Q17以负反馈的形式存在,以防止饱和。如果它过高,则Q17开启并将进入Q16的基极电流转入地面,从而稳定配置。这个放大器使用在Q10和Q11之间创建的电流镜的输出侧,它是一个有源负载。有源负载会导致显著的电压增益,因为如果有源负载是完美的,那么如果计算出电流源的等效电阻,电压增益将是无限的

 

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图2

 

在图2中,Q14提供电压电平转换。包括电平移位器级以确保输出信号中没有DC偏移。DC偏移源自整个电路中晶体管的导通电压。作为练习,有和没有Q14进行模拟,注意两个图之间的差异。

 

最后我们到达输出阶段!输出级由Q18,Q20和Q19组成。输出级是AB类推挽射极跟随放大器,如果你不熟悉这个概念,请查看。Q18提供输出电流限制,就像我们在Q17中看到的那样。而已!去玩模拟吧。玩弄它,我想它会一起开始。 

 

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模拟具有单位增益的反相放大器(点击放大)

 

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发布日期:2019年03月04日  所属分类:参考设计