运算放大器基本原理图,运算放大器内部电路详解

首页 > 科技 > 作者:YD1662024-05-03 09:53:00

你真是太有才了,令人击节赞赏!相信大家也比较赞同这个说法,But,我有三个问题想请教你一下:

其一:三极管Q8、Q9的确如你所说是一个基本镜像电流源,但是上一节一开始我们就提醒过:要注意区分参考电流与输出电流!在这个电流源里,Q8集电极电流IC8是参考电流,Q9集电极电流IC9是输出电流,而Q10集电极电流IC10也是微电流源的输出电流,也就是说,微电流源与这个基本镜像电流源都是提供电流的,怎么到你这就理解成了是:基本镜像电流源的参考电流是Q10集电极电流IC10,然后Q8集电极电流IC8是Q9集电极电流IC9的镜像电流,因此IC8=IC9=IC10,神马情况?

其二:这个基本镜像电流源怎么就成了差分放大器的集电极电阻了?如果我没有看错的话,对于差分放大电路来讲,这个镜像电流源就相当于是个二极管,如下所示:

运算放大器基本原理图,运算放大器内部电路详解(9)

其三:就算这个基本电流源是集电极的电阻,那它又怎么可以提升差模电压增益了?我们上一节分析的差分放大电路是共发射极电路,但是这里是共集电极差分放大电路,输出取自于Q4的集电极(相当于是Q2的发射极)。对于共集电极放大电路,集电极电阻过大可不是件好事情呀!所以不要看到表相就以为是本质呀。

这个镜像电流源电路主要作用是:为差分输入电路提供恒流偏置,也就是提供尾电流Ibias(与上节所述的尾电流功能一致,只不过尾电流源是连接在发射极的)。

它与微电流源组成一个负反馈,其原理如下:当外部有共模输入电压时,差分对管两侧将引起IC1与IC2的同时上升,即IC8上升,而IC9是IC8的镜像电流,因此将引起IC9上升,由于IC9 IBE3 IBE4=IC10,同时IC10恒定不变,所以Q3与Q4的基极电流(IBE3 IBE4)下降,继而促使IC1与IC2下降,从而阻止了IC1与IC2的上升趋势。

运算放大器基本原理图,运算放大器内部电路详解(10)

这个负反馈其实与共发射极差分放大电路中的尾电流原理是一致的,也就是可以抑制共模信号,从而间接提升共模抑制比。没错,你这点说得没错,只不过不是以你所说的方法提升的!

那么,尾电流源的值(IC8)是多少呢?这次你又说对了,确实是19uA,只不过不是以你说的这种方法过来的,是通过负反馈将其稳定在IC10的。在电路静态时,差分输入级有一个稳定的静态工作点,通过一系列负反馈后将IC8的值稳定在约19uA。

3、比例式镜像电流源:由Q5、Q6、Q7、R1、R2、R3组成的比例式镜像电流源,通过R1、R2来调节参考电流IC5与输出电流IC6的比值,这里R1与R2的电阻值是一样的,因此IC5与IC6是一致的,没有电流比例的设置作用,主要是用来提高电流源的内阻(这一点可以参考上一节)。

三极管Q7直流放大倍数β很大,用来进一步缩小IC5与IC6的误差,因此其基极电流IB7可以忽略,则有IC3=IC4。电阻R3用来设置足够的电流使Q7的放大倍数足够大(因为Q7的工作电流小会影响本身的放大倍数β)

由于差分输入放大级是对称的,因此IC3=IC4均为尾电流IC8(19uA)的一半(不管电路对不对称,这个比例式镜像电流源总会试图将两侧的电流对半分),即有IC3=IC4=9.9uA ,如下图所示:

运算放大器基本原理图,运算放大器内部电路详解(11)

4、基本镜像电流源2:众位看官看好了,这个电流源才是真正的有源负载,由三极管Q12与Q13组成,作为中间放大级(Q15与Q17组成的共集电极-共发射极放大电路,也可以看成是复合管/达林顿管)的有源负载,可以提升其放大倍数。

该镜像电流源的参考电流也是IR5,则IC13=IR5=730uA(Q14也有一定的基极电流,此处忽略),静态时其电流通过R7、R8、Q18(没有标号,暂定为Q18),我们假设VBE18为0.75V,则IR8=(0.75V/7.5K)=100uA,忽略其基极电流IB18,则IR7为100uA*4.5K=0.45V,则VB14-VB20 = 0.45V 0.75V = 1.2V ,如下图所示:

运算放大器基本原理图,运算放大器内部电路详解(12)

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