集成运算放大器内部含输入级、中间放大器和输出级电路,从维修角度来讲,深究内部电路构成是不必要的(那是器件设计者应该做的事)。我们只要搞清其基本电路原理、引脚功能和故障表现,就可以了。但是,单就运放符号来分析输入、输出级的相互变化,剖析工作原理是有难度的,我的创意是在讲述原理时,将输出级电路搬到经典运放符号的外部,再进而确定输入端和输出级两只管子的对应关系,如此一来,“运放电路原理之难”的面纱将被揭开,掌握其电路原理,即成为轻松愉快的一件事儿了。
图 常规运放符号与创意原理符号
从常规运放符号看,除了输入、输出3个端子,正常工作时还需供电两个端子,这样一来,运放电路其实是个五端元件了。输入端+、-的标记是依据两输入端与out端相互影响的电压变化趋势来规定的,若令in+端接地(或施加固定不变之电压),信号从in-端进入,输入电压升高时,输出电压是降低的,呈反相关系,则为反相放大器;反之,当信号从in+端进入,输入电压与输出电压变化则是同步的,则为同相放大器。
将三角形内部的输出级搬出来,即成为图中的b电路了。运放电路的典型供电电压为±15v,其输出级电路为npn和pnp三极管构成的电压互补式放大器,q1的c极接+15v,q2的c极接-15v。±15v电源的公共地(+15v电源的负端)即为信号地(即0v基准),此后所指输入电压、输出电压的高低,均指针对信号地而言。为了图面简洁,将前级电路的供电省略掉。以下原理分析即据b图而为之。
我们先来从比较特性来出发,规定输入端in+、in-与输出级q1、q2的对应关系:
in+对应q1,当in+> in-时,q1导通,使out输出电压往+15v上靠拢;
in-对应q2,当in-> in+时,q2导通,使out输出电压往-15v上靠拢。
当运放电路处于开环状态时,因其放大倍数无穷大之故,只要in-和 in+之间略有电位差,其输出
电压即要么接近+15v,要么接近-15v。输出只有高、低电平,而无其它结果,这说明开环时,运放变身为比较器身份,而出离放大器区域了。