集成运放的电压传输特性及主要参数
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什么是集成运放?
集成运放作为通用性很强的有源器件,它不仅可以用于信号的运算、处理、变换和测量还可以用来产生正弦或非正弦信号,不仅在模拟电路中得到广泛应用,而且在脉冲数字电路中也得到日益广泛的应用,因此,它的应用电路品种繁多,为了分析这些电路的原理,必须了解运放的基本特性。
一、集成运放的开环差模电压传输特性
集成运放在开环状态下,输出电压UO与差模输入电压Uid = U- - U+ 之间的关系称为开环差模传输特性。
理论分析与实验得出的开环差模传输特性曲线如图Z0609所示。
曲线表明运放有两个工作区域:线性区(阴影部分)和非线性区(阴影两侧区域)。
在线性区内:
UO = Aod(U- - U+),即输出电压与输入电压成线性关系。
由于Uomax有限,而一般运放的开环电压放大倍数Aod又很大,所以,线性区域很小。
应用时,应引入深度负反馈网络,以保证运放稳定地工作在线性区内。
在非线性区内,UO 与Uid无关,它只有两种可能取值,即正向饱和电压+Usat(U+ >U- )和负向饱和电压- Usat(U->U+)。
功 率 放 大 电 路功率放大电路在多级放大电路的输出级,通常在大信号下工作,向负载提供尽可能大的功率,来推动负载工作。
功率放大电路的特点1. 在负载允许的失真限度内尽可能的提供最大输出功率2. 转换效率(直流电源供给功率)负载获得的功率VO P P )(=η高。
3. 非线性失真尽可能小。
4. 散热好功率放大电路的工作状态按三极管静态工作点Q 在输出特性曲线上所处位置的不同,功率放大电路分为甲类、甲乙类、乙类三种工作状态。
甲类当Q 点选择在交流负载线的中点时,信号整个周期内都有静态电流流过,这种工作状态称为甲类。
在甲类状态下,无论有无信号,电源提供的功率为C CC I U P =。
无输入信号,即静态时,电源提供的功率全部消耗在管子和电阻上。
有输入信号时,电源提供的功率一部分转化为有用的输出功率,信号越大,输出功率越大。
由于电流有较大的直流分量C I ,可以证明,甲类功率放大电路的效率理论上最高只能达到50%甲乙类为了提高效率,在电源电压C U 一定的条件下,可使Q 点沿交流负载线下移,使C I 减小,可得到如图所示的甲乙类工作状态。
若Q 下移到0≈C I ,此时静态管耗为最小,这种状态称为乙类。
功率放大电路工作在甲乙类和乙类,虽然降低了静态时的功耗,提高了效率,但却产生严重的波形失真。
乙类为了减小波形失真,在电路形式上一般可采用互补对称射极输出器的输出方式。
乙类互补对称功率放大电路如下图为乙类互补对称功率放大电路的原理图,图中T1为NPN 型晶体管,T2为PNP 型晶体管,它们的特性、参数对称。
电路为正、负电源供电,信号从基极输入,从发射极输出,为一对射极输出器。
静态时0=i u ,两管均处于截止状态,有021==B B I I ,021==C C I I ,所以发射极电位021==E E U U ,输出电压0=o u 。
动态时,在输入正弦交流电压i u 的正半周期T1导通,T2截止,流过负载电阻L R 的电流约为1C L i i =;在i u 的负半周期T1截止,T2导通,流过L R 的电流约为2C L i i =。