集成运放的偏置电路图解析

　　集成运放电路中的恒流偏置电流是如何工作的

　　集成运放中为了使各级电路均有稳定的静态工作点，不是采用给晶体管b- e间或场效应管g-s间加偏置电压来决定输出回路电流，而是为每级放大管输出回路注入恒定电流（Icg，Isg 或Idg;Isg）的方法来设置Q点，这种方法在具有恒流源的差分放大电路中曾采用过。

　　

　　在基本放大电路的分析中我们］知道，稳定静态工作点的基本措施是弓|入直流负反馈和温度补偿，Q点稳定就是静态集电极电流稳定。实际上，在图1（a ）所示的晶体管电流源电路中，电阻R起了直流电压负反馈的作用。可以设想，若温度升高，则T管的集电极电流ICO 增大，由于电阻R上的压降增大，导致T管集电极电位降低，从而使TO、T ，管的基极电位降低，基极电流随之减小，集电极电流也就减小; 当温度降低时上述各电量均向相反方向变化，从而使集电极电流ICO 和Ici 得到稳定。

　　

　　在图1（b）~ （C ）所示电路中，发射极电阻R。也起直流负反馈作用。若温度升高，集电极电流增大，则一方面R的负反馈作用使基极电位降低，另一方面Re 的电流负反馈作用使发射极电位升高，结果b-e间电压减小，基极电流随之减小，集电极电流也就减小，两方面的负反馈作用将使Q点更加稳定。

　　在图2所示电路中，T。和TZ 应为特性完全相同的一对晶体管，它1］组成镜像电流原，在B 》2 的情况下：

　　

　　为使电路正常工作，up 中应加上一定的直流电压，以使T 的基极回路形成基极电流Izi。由图可知，Icn= Icz，因此为了保证一定的Icn，应对ug 中的直流分量的大小提出要求。当温度变化使A 变化时，田于Ica 基本不变，up 中直流分量的大小需自动调整以维持I1= 一。见，这种设置静态工作点的方法也可使得Q点稳定。

　　多级放大电路总的电压放大倍数为各级放大电路的电压放大倍数之积：

　　

　　1）在计算多级放大电路的电压放大倍数时，应考虑后一级放大电路的输入电阻作为前一级放大电路的负载对它的影响。有两种方法可以求得多级放大电路的电压放大倍数：D在计算各级放大电路的电压放大倍数时，将后一级放大电路的输入电阻作为它的负载。

　　2）在计算各级放大电路的电压放大倍数时，先假设后级断开（即令RL=co），求出各级放大电路的开路电压放大倍数Avo。然后将各级放大电路相连，则其总的电压放大倍数为（以两级电路为例）

　　

　　下面以一个实例来说明。

　　如图的两级放大电路中，若已知T1管的B1、rbe1和T2管的B2、rbe2，且电窄C1、C2、Ce在交流通路中均可忽略。

　　

　　比较式（1）（2）不难看出，这两种计算方式尽管处理方法不同，但其结果是完全一致的。

　　比较器的偏置电路设计

　　正弦波- 方波变换电路如图5，这是一过零比较器。当Vr为正弦波时，VO 即为方比较灵敏度波。实验表明，这一电路对信源是有限制的，信号中不应有直流分量，否则，大大下降（通用运放的比较灵敏度在毫伏量级），且输出信号不对称。导致这一不正常现信号象的原因是电路的偏置不合理。由于信号直流分量的存在，当交流信号过“零”时，的实际极性并没有转换，运放实际上处于饱和状态。当交流信号幅度小于直流分量时，输出端得不到方波，只有当交流信号幅度大于直流分量时，比较器才输出矩形波; 这时，波形已不对称。

　　

　　为电路重新设计偏置，采用图所示电路可获较理想效果。电路R 的取值由电路的输入阻抗而定，一般取为100K2.为保证输出波形的严格对称，电容C 的漏电流要小。其它形式的比较器的偏置问题也是类似的，设计时应予注意

　　单电源供电时的偏置电路设计

　　采用单电源供电，有时是一种经济实用的方式，在此情况下，运放线性放大区的中点不再是Vg=0V，而是Vo=Vcc12.因此，两输入端的直流电位应作相应调整。图7是一单电源交流放大电路。设VZ的稳压值为Vcc12，由于电路的负反馈作用，静态时，Vo= Vz=Vec/2.以上讨论的虽是儿种典型电路的偏置问题，但其设计思想适用于其他有关的应用电路