集成運算放大電路的應用探究

韓瑞

摘 要：近年來，電子產品更新換代的速度不斷加快，其各項性能也逐步提升。集成運算放大器是一種不可或缺的單元電路，發揮著關鍵性作用。首先闡述了集成運放μA741C的基本組成，然后探討了其具體應用。

關鍵詞：集成運算放大電路；輸出端；等效電路；調零端

中圖分類號：TN722.7+4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.086

為了方便各種模擬信號的運算，集成放大電路應運而生，這也是它被稱作“集成運算放大電路”的原因。集成運算放大電路的簡稱為“集成運放”，英文名為“Integrated Operational Amplifier”。由于集成運放性能較高，價格較低，因此在發生電路與模擬信號處理中應用得較多。可以說，分立元件放大電路已經被集成運放取代。

1 集成運放μA741C的基本組成

集成運放由四部分組成，分別為輸入級、中間級、輸出級和偏置電路。其中，輸入級主要由差動放大電路組成，能夠避免放大電路出現零點漂移的情況，并增大輸入阻抗；中間級主要由共發射極放大電路組成，可以得到較高的電壓放大倍數；輸出級主要由互補對稱電路組成，能夠降低輸出電阻，確保電路具備更強的負載能力；偏置電路主要由各種恒流源電路組成，能夠將穩定、合適的偏置電流提供給以上電路，對各級靜態工作點起著決定性作用。由于硅片上無法制作大的電容，因此，集成運放主要使用直接耦合的方法。

1.1 相關管腳介紹

1.1.1 輸入/輸出端

兩個輸入端分別是管腳2和管腳3，輸出端是管腳6。管腳2是反相輸入端，在和參考端之間輸入信號的過程中，6端的輸入信號和輸出信號為反相，或者是極性相反；管腳3是同相輸入端，在和參考端之間輸入信號的過程中，6端的輸入信號和輸出信號同相，或者是極性相同。在使用運算放大器時，尤其要注意輸入端的極性，不能出現錯誤。

1.1.2 電源端

兩個外接電源端分別為管腳4和管腳7，用于將直流電源提供給運算放大器。運算放大器一般由雙電源供電，正電源組的正極接管腳7，負電源組的負極接管腳4，在使用的過程中要避免出現錯接的情況。

1.1.3 調零端

兩個調零端分別為管腳1和管腳5，這兩端與調零補償電位器連接。集成運放輸入級是差分電路，其晶體管特性與電路參數并不對稱。如果輸入信號為0，輸出信號通常不會為0.此時，需要調整調零電位器。這樣，當輸入信號為0時，可以確保輸出信號也為0.

1.2 內部等效電路

T1～T4為內部等效電路的輸入級，“共集-共基”復合差動電路由T1、T3和T2、T4構成，由集成射級跟隨器的T1、T2進行信號輸入，這樣能夠增大輸入阻抗。中間放大級由復合管T16、T17、T23構成“共集-共射”電路。將一個消振補償電容跨接到T16射級與T17集電極之間，這樣能夠保證電路穩定運行。T14、T20在輸出級構成互補對稱輸出電路。

2 集成運放的具體應用

圖1、圖2為常見的典型直接耦合音頻功率放大電路，通過應用集成運放，形成音頻功率放大器。使用形式一般有以下兩種。

第一種使用形式如圖1所示。這種結構主要是將互補對稱射極跟隨器設置在集成運放的輸出端，構成電路結構。這樣的形式結構比較簡單，便于使用，不過電源利用率不高。這一使用形式的電路將電阻RE（1.2 Ω）分別串接到兩個三極管中，以加強對功放三極管的過流保護；將1 kΩ電阻連接到集成運放的輸出端，能夠對μA741進行過流保護。由圖1可知，電壓放大倍數為1 014左右的二極管基本上都是IS953，功放管為對管，其型號分別是2SC524和2SA524。

第二種使用形式如圖2所示。這種結構主要使用集成運放電源電流激勵互補對稱共射極放大電路，輸出功率為2 W左右。集成運放μA741C本身功耗并不大，兩個輸出級功放管工作于AB類放大狀態，功耗也不大，因此效率較高。如果輸出電流只有幾毫安，那么電源電路和負載電流相差不大。將三極管Q1和Q2的基極分別與集成運放的正、負電源端連接。這樣，三極管Q1和Q2基極的激勵電流就為集成運放的電源電流。通過設置電阻R3（47 Ω），能夠增大電源的電流，也就是增大兩個功放管基極的激勵電流。通過設置限流電阻R4，能夠實現對μA741C的過流保護。

3 結束語

總而言之，將不同的電路外接到集成運放中可以產生不同的功能，因此，要根據所實現的功能，合理選擇集成運放。然而，在集成運算放大電路的實際應用中還存在很多問題，我們要采取有效措施，避免損壞器件。在擴展集成運放性能時，要針對出現的問題和故障進行深入分析，盡快處理。此外，由于集成運放在實驗過程中的環境比較復雜，因此要選擇帶有過壓、過流、過熱保護的型號。

參考文獻

[1]李東沛.集成運放電路的應用分析[J].電子技術與軟件工程，2015（23）：114-116.

[2]王強，蒙萱，方開洪，等.集成運放的線性與非線性應用分析[J].自動化與儀器儀表，2015（04）：186-188.

[3]吳曉莉.集成運算放大器在測井儀器電路設計中的應用技巧[J].石油儀器，2013（02）：18-19.

〔編輯：劉曉芳〕