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讲透有史以来广受欢迎的运算放大器μA741(3)---电流源

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

这篇文章,我们来分析一下电源及输入级几个管子的工作状态。

我们下面来看一下,N管和P管的放大接法(恒流源接法)。大家可以看一下,如果负载阻值不超过一定的值,那么Q2T2就一定是处于放大状态的,这个时候满足Ic = β*Ib这个关系。当负载阻值RL比较大的时候,Vcc/(Rf+RL)能够提供的电流值小于了恒流值,这个时候三极管就会处于饱和状态。那么uA741这个管子里面,从接法上看,T1T2 Q3Q4这四个管子都是放大状态接法,它们具体是工作在什么状态呢?

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前面的分析中,我们把IN+IN-都接到了地上,我们假定此时运放输出的电压为零。下面我们来看一下,如果把IN+IN-这两个管脚都接到+5V上,这个时候运放的输出会有什么变化?T1T2这两个管子的工作状态会有什么变化?

从前面的分析可以看出,Q3Q4这两个管子存在的意义就是引出Ib反馈电流。如果两个输入端的电压都调整成+5V,对于T1T2这两个管子的IcIb之间的比例关系会发生变化么?这个分析就取决于D点电位在这种状态下是如何变化的。这个时候,运放分析起来就相对比较复杂。我们这里采用极限分析法,可以假定一种极端的情况,如果给IN+IN-这两个端口都加上电源电压VCC,这个时候T1T2Ib电流肯定是加大的,因为T1T2IbIc之和是一个定值,所以流经T1T2这两个管子的Ic之和肯定减小。那么T1T2这两个管子肯定往饱和方向移动。那么同样的,Q3Q4也会往饱和方向移动,T1T2VceQ3Q4Vce都在变小,那么这个时候F点的电压也就会上升,这种因为输入电压变化导致的输出电压的变化,我们称之为失调电压。因为T1T2IcIb200倍的放大关系,所以我们认为即使有影响,这个影响也是很小的。那么也就是说T1T2Ic电流之和变化很小,也就是T1T2这两个N管的负载基本不变,那么也就是说T1T2这两个管子一直工作在放大状态。

实际的工作状态应该是这样的,当T1T2Ib增大的时候,意味着VbdVcd的压差在增大,那么这个时候,T1T2Ic也要增大。问题是我们前面提到过,这两个电流之和是一个定值,等于T3Ic

所以这里只能Vd的电位增加,那么自然VbdVcd之间的压差变小了。那么也就是说Vd这里是一个浮动的电压,在不同的输入电压下呈现不同的值。

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Q3Q4这两个P管,因为它们的放大倍数没有T1T2大(我们假定N管放大倍数是200倍,P管放大倍数是50倍),但是它们Ic电流也是相等的。所以Q3Q4这两个管子这两个管子的Ib电流要大一些,这里主要是增强反馈回路的作用。。

下面我们来看一下运算uA741这个运算的放大过程。我们说Q3Q4的基极电位是相同的。当Vin+大于Vin-的时候,那么流过T1Q3Ic电流是要大于T2Q4Ic电流的。这个也很好理解,因为Vab大于Vac,而AB回路和AC回路上的是两个相同的PN节。相同的PN节,加上不同的开启电压,那么自然Ib电流是不同的。Ib电流不同,那么自然Ic电流也是不同的。如果Vab大于Vac,那么流过T1Q3IcI1)是要大于流过T2Q4IcI2)的,这两个电流值发生变化,就会导致T5C极电压发生变化,T5C极电压也就能反映IN+IN-之间的压差。那么这样也就可以给中间级(增益级)提供放大信号输出。 

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