用反相器制成的真正的运算放大器

时间:2022-03-17作者:佚名

模拟域的“数字化”将最终延伸至广大的业余爱好者,他们将越来越难找到简单的模拟器件。早在1973年,飞兆半导体公司的应用指南就已经预测了这个惊人的趋势(参考文献3)。然而,在这份应用指南中所提供的运算放大器类电路示例均未提供差分输入信息。本设计实例意在填补这个空白,对具备真正差分输入和近似轨到轨输出摆幅能力的二级运算放大器进行演示。实例中的运算放大器通过5V单电源供电。

图1显示的是一个二级运算放大器的完整实现,该运算放大器仅使用了四个CD4049UBE六反相器、一个电阻器和一个电容器(参考文献4)。请注意,图中U2的引脚8(GND)处于悬空状态,而U3的引脚1(VCC)也处于悬空状态。U2中的并联反相器的输出端与U1的VCC引脚相连,而U3中的反相器的输出端则与U1的GND引脚相连。

图1:二级运算放大器的完整实现。

图2显示的最终电路的晶体管级功能原理图,该电路的外部晶体管已被移除。电路的第一级取自参考文献5中的电路,以实现从差分到单端的转换。U2反相器内的P沟道金属氧化物半导体(PMOS)器件充当电流源,而U3反相器内的N沟道金属氧化物半导体(NMOS)则作为电流阱。由于PMOS和NMOS的强度不对等,在过去所采用的方法是用不同数量的电流源和电流阱把共模范围拉伸至中等大小。

图2:晶体管级功能原理图。

U1中的变频器充当双gm差分对。因为电路的第一级仅有介于25dB和30dB之间的增益,故增加了第二级。由于两级的带宽类似,因此采用标准补偿技术来保证整体的稳定性。请注意,任何合理的反馈组态都必然会将第二级带入线性范围,由此无需应用可减少增益的局部分流电阻器。

表1中列出了运算放大器原型的大致规格。尽管运算放大器有差分输入,但并没有太大的共模抑制。从另一方面来说,该运算放大器的增益带宽要大于典型的LM741运算放大器的增益带宽。

该设计若采用CD4069UB和74HCU04这两种器件应当能够同样好地工作,尽管U2和U3中器件的比率可能会改变,从而使具有不同驱动强度的晶体管的共模范围重新回到中心位置。而唯一的关键点是反相器是无缓冲的,否则每个增益级会变成一个三级环形振荡器。

相关阅读

水景景观照明设计不同形式的优缺点分析

作为景观中最常用的元素,水景与照明的结合,又会给人们带来什么启示?接着,我们从几种常见的水景景观照明设计形式,分析了它们的优缺点: 1.水上景观照明 就是在水上建筑中安...
2022-09-03
水景景观照明设计不同形式的优缺点分析

城市景观照明存在问题及设计要求

装饰与艺术照明时灯光表现力的手段就是利用灯光表现力来美化广场环境空间,利用灯具造型及其光色的协调,使环境空间具有某种气氛和意境,体现一定风格,增加城市广场的美感,...
2022-07-15

水景环境照明设计的基本方式

按照环境照明设计 灯具的设置位置和水景照明的形态,水景照明的基本方式可分为水上照明和水下照明两种: 水上照明方式 这是在水上构筑物上安装照明灯具来对水面进行照明的方式...
2022-07-15

塔楼景观照明应注意哪些事项?

塔体一般由底座、塔身、塔上等好多个基本部分构成,他们组成了一个和睦的总体。建筑设计师在开展 塔楼景观照明 时授予了每一个部分相对的寓意。 他们都拥有相对的功效或作用,...
2022-10-15
塔楼景观照明应注意哪些事项?

古建灯光亮化工程再现古建夜间风貌

山西被誉为“古代文化的发祥地”, 古 建灯光亮化工 程 在这里也得到了广泛的应用。在山西的土地上到处可见古老的木制建筑,古老的房屋和土窑。它们构成了山西建筑的主体。以自...
2022-09-13
古建灯光亮化工程再现古建夜间风貌

热销商品

拷边机 包缝机内六角上针匙 开刀 上针内6角螺丝刀扳手 1.5 1.6

拷边机(包缝机)专用内六角上针匙及开刀工具,适用于精确调整机针位置与维护设备。配备1.5mm与1.6mm两种规格的内六角螺丝刀扳手,专为紧固或拆卸上针螺丝设计,确保机针安...
1.65

暗装开关插座面板单开双控一开五孔二三极USB快充肤感超薄家用4开

暗装开关插座面板,简约设计,完美融入家居环境。单开双控,轻松实现远程控制,方便实用。一开五孔,满足多种电器插孔需求;二三极USB快充,快速充电,高效便捷。超薄设计,节省空...
1.2

鸿雁开关插座面板旗舰店家用暗装墙壁86型一开带五孔多孔X86-1

鸿雁开关插座面板旗舰店推出的家用暗装墙壁86型一开带五孔多孔X86-1,是一款设计精良、功能齐全的家居电气产品。该产品采用86型标准面板尺寸,安装方便,适用于各种暗...
4.71

不锈钢加厚镊子维修工具夹子圆头弯头防滑带齿止血烧烤夹茶杯水草

不锈钢加厚镊子维修工具夹子圆头弯头防滑带齿止血烧烤夹茶杯水草 这款不锈钢加厚镊子维修工具夹子是设计用于各种专业场合的多功能工具。它拥有一个厚实的手柄,确...
0.8

三色变光led筒灯2.5寸3W5瓦开孔6 7.5 8公分家用客厅嵌入式天花灯

三色变光LED筒灯,2.5寸精巧设计,功率可选3W/5W,适用于开孔直径6.7–8公分的家用嵌入式安装。采用高亮LED光源,支持暖光、自然光、白光三色切换,满足不同场景氛围需求。...
7.2

网站栏目