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集成运放电路中有源负载放大电路如何分析与计算?
(1)快速找出放大电路中的各种恒流源电路;
(2)计算恒流源电路的恒流值及其内阻,得到等效恒流源,将恒流源负载放大电路转换成一般放大电路。
(3)采用一般多级或差分放大电路的分析方法计算放大电路的指标。
【解答过程】:非有源负载放大电路的放大倍数与动态范围是一对矛盾。图1是一般单管放大电路,静态工作点为:
图1
负载开路时的中频交流放大倍数等于。当晶体管选定后,若要增加放大倍数,只有增加集电极电阻,而的增加将导致迅速减少,降低动态工作范围。
既要保证集电极的动态电阻足够大,又要保证静态工作点稳定的惟一方法是选择恒流源(有源)负载。
[例1]图2(a)是uA741运放电路中间级放大电路的简化电路图。设三极管的放大倍数,基极体电阻,NPN管集电极和发射极之间的动态电阻,PNP管集电极和发射极之间的动态电阻,,试计算电路的放大倍数,输入和输出电阻。
图2
1.静态偏置分析
图2(a)中,和构成镜像恒流源,既提供的静态偏置,同时作为的有源负载。将用恒流源等效后,图2(a)的直流通路变成图2(b)。
2.动态(交流)分析
图2(b)的交流通路如图3(a),微变等效电路如图3(b),其中
图3
。
(1)放大倍数计算
由图3(b)可得,
(2)输入电阻计算
(3)输出电阻计算
第一级的输出电阻为:
输出电阻计算的的电路如图4所示。
图4
[例2] 图5(a)是uA741运放电路输入差分级放大电路的简化电路图,试画出其电路模型。
图5
1.静态偏置分析
、和、构成CC-CB型复合电路,其静态偏置由恒流源和、构成镜像恒流源提供,。
静态偏置用恒流源代替后的等效直流通路如图5(b)。
2.动态分析
、、和、、构成精密镜像恒流源电路,。差分输出电流,输出放大倍数增加一倍。、、同时作为、管的有源负载。等效后的交流通路如图6。三极管用微变模型替换后的差分放大电路的电路模型如图7。
图6
图7
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