我們來看下T1、T2這兩個管子的作用,這兩個管子主要是用來提高輸入阻抗增益的。由于Q2本身的Ic電流很小(假定是20uA),我們假定VB和VC是相等的,那么T1和T2的Ic也是相同的,這個每個管子的Ic只有10uA。假定這個這兩個管子每個管子的放大倍數(shù)是200,那么T1和T2這兩個管子每個管子分配的Ib電流只有 10uA/200 = 0.05uA = 50nA。
那么對于輸入信號而言,只有有500nA的通流能力,那么信號的輸入就不會失真。當(dāng)然這里只是估算,但是它從本質(zhì)上說明了這個運放對輸入信號的內(nèi)阻基本上是沒有要求的,不是說內(nèi)阻一定要多小,需要多高的驅(qū)動能力,這樣也就提高了這個運放的通用性。當(dāng)然現(xiàn)在新型的晶體管運放,使用的是兩級三極管去提高運放的輸入阻抗,這樣信號就更不容易失真。
再一個這個運放使用的是N管來提高輸入阻抗的,那么這里就有一個問題,也就是如果N管是站在地上的。那么信號也就必須要具備驅(qū)動N管的能力,至少信號在A點處產(chǎn)生的電壓值呀大于0.7V才行。這樣其實也就是提高了對信號的要求,大家想一想,對于一個本來就很微弱的信號,再對它的電壓幅值提要求,是不是有點不切實際。uA741為了解決這個問題,使用了一個什么方案呢?它是使用雙電源供電來解決這個問題的,它給運放提供了正負(fù)兩路電源,也就是說T1、T2這兩個三極管它的E極電位其實并不是0V,而是負(fù)壓,這樣是不是就解決了輸入信號電平電位的問題。但是這個動作又帶來了新的問題,那就是必須得有負(fù)壓電源,那么也就從另外一個方面增加了電路的成本。
目前較新的運放,對內(nèi)阻的提高上,主要是使用雙P管的方案。這樣一方面提高了輸入阻抗,另外一方面對放大信號的電壓幅值沒有什么要求,相當(dāng)于對uA741這款運放的輸入級進(jìn)行了改進(jìn)。
T5、T6這兩個管子起到什么作用呢?我們再來回顧一下這個運放的工作過程,當(dāng)IN-大于IN+的時候,T2的Ic電流是不是大于T1的Ic電流,那么自然T5的Ic電流大于T6的Ic電流。我們是T5、T6這兩個管子,他們的基極電位是相同的,由于它們的Ic電流不同,所以它們的E極電位是不同的。由于T5的Ic大于T6的Ic,所以T5的Ve大于T6的Ve,所以Ibt5《Ibt6。大家注意一下T5和T6兩個管子的電流狀態(tài),Ict6 《 Ict5, 然而Ibt6》ibt5,那說明T5這個管子在往放大的狀態(tài)移動,而T6這個管子在往飽和的方向移動。當(dāng)IN-和IN+兩個管子的壓差達(dá)到一定程度的時候,T6這個管子也就達(dá)到深度飽和狀態(tài)。所以說T5、T6這兩個管子的存在提高了差分的增益,使得T5這個管子的Vc輸出的電壓更高。
如果沒有這兩個管子,只有兩個電阻,那么輸入端的增益就要相對小不少,我們再從另外一個角度說明一下,T5本身的Rce也是一個可變電阻,它集電極到源之間的電流也就是Ic電流越大,那么也就是從源到T5集電極的內(nèi)阻越小;反過來說,也就是T5的Rce變得越來越大,這樣T5的Vc電壓也就越來越大。從這個角度上也可以看出來T5、T6這兩個管子的存在提高了輸入級的放大增益。
T7這個管子的存在主要是增加對稱性,減小運算放大器本身不對稱帶來的誤差。這個我們下節(jié)課再分析。
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原文標(biāo)題:講透有史以來廣受歡迎的運算放大器μA741(4)---輸入阻抗及輸入級差動放大
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