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运算放大器输出电压和功率扩展电路

发布时间:2011/10/10 14:42:47 访问次数:8156

     运算放大器允许的输出电压和最大输出功率是有限的,在运放的技术指标中都有规定,如F007的最大输出电压为±12V,静态功耗≤150mW,这在某些场合是不够大的,因此需采用扩展电路。  AD42866
    (1)输出电压扩展电路常见的输出电压扩展电路如图1-14所示。

              
    图l-14(a)中,当运放输出负电压较大时,三极管VT1基极为负偏置而饱和导通,输出电压Usc≈O;当运放输出电压为正电压时,VT1截止,场效应管VT2导通,输出电压Usc≈50V。因此当运放输出由较大负电压向正电压变化时,扩展电路输出电压在o~-50V变化。
    图1-14 (b)电路的原理与图1-14 (a)类似。图1-14 (c)的最大输出幅度约为运放本身的输出幅度与其输入电压范围之和。图1-14(d)电路可使输出幅度扩展到±29. 8V左右,并可在负载Rfz上得到约22W的峰值输出功率。电容Cl的作用是改善高频响应,并有助于提高动态稳定性。此电路的频率响应特性,其平坦区为直流至30kHz。
    图l-14(e)中,当运放输出较大的正电压时,三极管VT1基极为负偏置而导通,VT2有基极电流流过而导通,从而使三极管VT3基极为负偏置(经R1和R2分压)而导通,扩展电路输出约100V(105V-Uces,Uces为VT3饱和压降);当运放输出为负电压时,VT1截止,VT2因得不到基极电流而截止,VT3基极为正偏压而截止,扩展电路输出约为-15V。因此当运放输出由较大正电压向负电压变化时,扩展电路输出约在+100~-15V变化。
    (2)输出功率扩展电路为了扩大运算放大器的输出功率,可以在运放输出端外接射极输出器或源极榆出器。如要求双极性输出,就必须外接互补对称电路,如图1-15所示。

                 
    由三极管VT1(NPN型)和VT2(PNP型)组成互补对称电路,为了保证VT1、VT2管工作在乙类但又不致产生交越失真,电路中加入二极管VD3、VD4。要求两三极管的β相等,穿透电流要小;VD3、VD4特性分别与VT1、VT2管的输入特性配合好,且VD3、VD4的门槛电压分别接近或稍小于VT1、VT2管发射结的门槛电压。
    图1-16为负载8Ω、峰值功率为20W的功率扩展电路。第一级由源极输出器组成(场效应管VT1、VT2),使输出级和运放隔离,并提供三极管VT3工作电流。调节电位器RP,可改变输出级的静态电流。
    输出级由复合管VT6、VT7(NPN型)和VT8、VT9(PNP型)组成互补对称电路,可得到大的电流放大倍数。VT4、VT5为限流保护电路,当输出电流过大时,过流采样电阻R4、R5上的压降增大,即加于三极管VT4、VT5的基极偏压增大,使它们的导通程度增大(正常时两管截止),集电极电流增加,从而使未稳压直流电源两组复合管的基极电流减小,限制输出电流的增大。

                    
 

 

 

 

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     运算放大器允许的输出电压和最大输出功率是有限的,在运放的技术指标中都有规定,如F007的最大输出电压为±12V,静态功耗≤150mW,这在某些场合是不够大的,因此需采用扩展电路。  AD42866
    (1)输出电压扩展电路常见的输出电压扩展电路如图1-14所示。

              
    图l-14(a)中,当运放输出负电压较大时,三极管VT1基极为负偏置而饱和导通,输出电压Usc≈O;当运放输出电压为正电压时,VT1截止,场效应管VT2导通,输出电压Usc≈50V。因此当运放输出由较大负电压向正电压变化时,扩展电路输出电压在o~-50V变化。
    图1-14 (b)电路的原理与图1-14 (a)类似。图1-14 (c)的最大输出幅度约为运放本身的输出幅度与其输入电压范围之和。图1-14(d)电路可使输出幅度扩展到±29. 8V左右,并可在负载Rfz上得到约22W的峰值输出功率。电容Cl的作用是改善高频响应,并有助于提高动态稳定性。此电路的频率响应特性,其平坦区为直流至30kHz。
    图l-14(e)中,当运放输出较大的正电压时,三极管VT1基极为负偏置而导通,VT2有基极电流流过而导通,从而使三极管VT3基极为负偏置(经R1和R2分压)而导通,扩展电路输出约100V(105V-Uces,Uces为VT3饱和压降);当运放输出为负电压时,VT1截止,VT2因得不到基极电流而截止,VT3基极为正偏压而截止,扩展电路输出约为-15V。因此当运放输出由较大正电压向负电压变化时,扩展电路输出约在+100~-15V变化。
    (2)输出功率扩展电路为了扩大运算放大器的输出功率,可以在运放输出端外接射极输出器或源极榆出器。如要求双极性输出,就必须外接互补对称电路,如图1-15所示。

                 
    由三极管VT1(NPN型)和VT2(PNP型)组成互补对称电路,为了保证VT1、VT2管工作在乙类但又不致产生交越失真,电路中加入二极管VD3、VD4。要求两三极管的β相等,穿透电流要小;VD3、VD4特性分别与VT1、VT2管的输入特性配合好,且VD3、VD4的门槛电压分别接近或稍小于VT1、VT2管发射结的门槛电压。
    图1-16为负载8Ω、峰值功率为20W的功率扩展电路。第一级由源极输出器组成(场效应管VT1、VT2),使输出级和运放隔离,并提供三极管VT3工作电流。调节电位器RP,可改变输出级的静态电流。
    输出级由复合管VT6、VT7(NPN型)和VT8、VT9(PNP型)组成互补对称电路,可得到大的电流放大倍数。VT4、VT5为限流保护电路,当输出电流过大时,过流采样电阻R4、R5上的压降增大,即加于三极管VT4、VT5的基极偏压增大,使它们的导通程度增大(正常时两管截止),集电极电流增加,从而使未稳压直流电源两组复合管的基极电流减小,限制输出电流的增大。

                    
 

 

 

 

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