集成运算放大器的应用电路设计

集成运算放大器简称集成运放，随着电子技术的发展，集成运放的各项性能指标不断提高。目前，它的应用已大大超出数学运算的范畴。实际上集成运放有许多不同型号，每种型号的内部线路都不相同，但电路的总体结构却大致一样。都是由输入级、中间放大级、输出级和偏置电路四部分组成，其结构方框图如图1所示。

图1

1.集成运放μA741C

1.1、运放μA741共有8个管脚，各管脚的用途分别说明如下：

1)输入/输出端：管脚2和3为两个输入端，管脚6为输出端。其中管脚2为反相输入端，由此端与参考端之间输入信号时，6端的输出信号与输入信号反相(或极性相反);管脚3为同相输入端，由此端与参考端之间输入信号时，6端的输出信号与输入信号同相(或极性相同)。运算放大器输入端的极性对于运算放大器的使用极为重要，不可搞错。

图2管脚图

2)电源端：管脚7与4为外接电源端，为运算放大器提供直流电源。运算放大器通常采用双电源供电方式，7脚接正电源组的正极，4脚接负电源组的负极，使用时绝对不可接错。

3)调零端：管脚1和5为调零端，由此两端外接调零补偿电位器。集成运算放大器的输入级虽为差分电路，但其电路参数及晶体管特性不可能完全对称，因此，当输入信号为零时，输出信号一般不为零。调节调零电位器，可使输入信号为零时输出信号也为零。

1.2、内部等效电路

图3内部等效电路图

由上图可知，输入级由T1~T4组成，T1、T3和T2、T4组成“共集—共基”复合差动电路，信号由接成射级跟随器的T1、T2输入。以提高输入阻抗。中间放大级由复合管T16、T17和T23组成共集—共射电路，在T16射级和T17集电极间跨接一个消振补偿电容，以使电路更稳定工作。输出级由T14、T20组成互补对称输出电路。

2.集成运放的应用

下图为常见的典型直接耦合音频功率放大电路。利用集成运放构成音频功率放大器时，通常有两种实用形式。

图4实用形式1

图5实用形式2

1)实用形式如图4所示，该电路的结构是在运放的输出端加上互补对称射极跟随器，这种形式结构简单，使用方便，但电源利用率较低。由图4知，电路中两个三极管的射极分别串接了电阻RE(1.2Ω)，其作用是对功放三极管实施过流保护，在集成运放的输出端(引脚6)外接1kΩ的电阻，对μA741也起过流保护作用。图4中，其电压放大倍数约为101，4个二极管均为1S953，功放管为对管，型号为2SC524和2SA524。

2)实用形式如图5所示，该电路是利用运算放大器的电源电流激励互补对称共射极放大电路，图中所示参数可输出的功率约为2W。运算放大器μA741C本身的功耗很小，输出级的两个功放管工作于AB类放大状态，其功耗也较小，因而效率较高，当取几毫安的输出电流时，电源电流大体上与负载电流相近。运算放大器的正、负电源端(引脚7、4)分别与三极管Q1和Q2的基极相连，即运算放大器的电源电流成为Q1和Q2基极的激励电流。图5中的电阻R3(47Ω)的作用是为了增大电源电流，即增大两个功放管基极的激励电流。电阻R4为限流电阻，对μA741C起过流保护作用。