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讲透有史以来广受欢迎的运算放大器μA741(6)---放大级及输出级

张角 发布于 2021-10-27 15:47
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大家好,我是张飞实战电子张角老师!

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我们来看一下R5这个电阻的作用,如果没有R5这个电阻,那么T5T6的基极到地的阻抗就是不可以调节的,那么T7Ib电流也就确定了。T7Ib电流确定了,那么T7基极的电压也就确定了。我们前面分析过,T7这个管子的存在主要是增强两个输入端的对称性,我们先假定两个输入端的回路是完全对称的。那么T5T6C极电压就是相等的。那么对于输出来说,我们是不是希望当Vin+等于Vin-的时候,输出电位是不是零呀。那是不是要求T5T6C极电压有一个确定的值呀,这个确定的值可以使得当Vin+ = Vin-的时候,输出电压为零。R5这个电阻的作用也就在于此,它可以调节T7基极的电压,也就是T6 集电极的电压(也就是T5集电极的电压,根据对称性得来),使得输出电位为零。

我们下面看一下放大级,放大级采用的是达林顿管的结构。什么是达林顿管呢,总体上而言,就是两个N管或者P管串联,这样就可以增大放大倍数。这个我们前面也提到过,使用这种方式来提高输入级的内阻。我们从另外一个层面看问题,其实从维护输入桥臂对称性的角度上来讲,从F点输出的电流也不宜较大,那样会拉低F点的电位。因为电流越大,相当于F点到负电源的阻抗也就越低,那么很显然会把F点的电位拉低。那么也就是说,如果把F点看成一个电源的话,它也是希望后级负载的阻抗相对较高。其实这个需求也是必然的,因为F点的作为源的话,它本身的阻抗是也是比较高的,那么自然它就会要求它的负载的阻抗相对高一些。

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上图中T10这个管子是一种特殊的三极管,有两个集电极。我们可以通过控制集电极面积的大小,进而控制流过它们的电流。T10这个管子是镜像Q5这个管子的电流的,也是一个电流镜,总的Ic电流也是Iref。这个原理,我们就不再赘述了。在uA741中,流过T9这个管子的电流是0.75Iref,前面我们算过Iref大概是0.73mA,那么流过T9Ic电流大约就是0.548mA

我们来看一下uA741的输出级,它的输出级采用的是上NP的推挽结构,这样可以提高输出功率。这个推挽结构,大家应该比较熟悉了。R9R10这两个电阻主要是用来进行限流使用的,具体起作用的方式我们后面再讲。T10T11这两个管子是一个Vbe发生器,也来产生一个固定的压差,这个压差骑在T12Q7的基极之间,这样就可以防止推挽结构导致的交越失真。在uA741中,这个压差的值是1.2V,这个值大了会导致T12Q7的损耗比较高;小了,交越失真就会相对严重一些。

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Q6这个管子可以看成一个电压抬升器,把T9这个管子集电极电压又抬升了0.7VQ6这个管子很明显是放大状态接法,同时把信号放大和功率输出隔离开,尽可能减少功率输出部分对信号放大的影响。从驱动能力的角度看,T9最好也是驱动一个高内阻的负载,这样对T9的影响是最小的。


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