運(yùn)放的阻塞現(xiàn)象及其消除措施

2017-09-27 13:56
運(yùn)放的阻塞現(xiàn)象及其消除措施 集成運(yùn)放出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象時(shí),放大電路將失去放大能力,相當(dāng)于信號(hào)被運(yùn)放阻斷一樣。例如電壓跟隨器就常發(fā)生阻塞現(xiàn)象,這是因?yàn)楦S器的輸入、輸出電壓幅度相等,其輸入信號(hào)的幅度一般較大(跟隨器作為輸出級(jí)時(shí)),如果運(yùn)放輸入級(jí)偏置電壓不大于輸入信號(hào)的峰一峰值,則輸入級(jí)在輸入信號(hào)峰值時(shí)會(huì)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài),當(dāng)出現(xiàn)飽和時(shí),輸入、輸出電壓變?yōu)橥?,?fù)反饋就變?yōu)檎答?。顯然,正反饋將導(dǎo)致輸入級(jí)一直處于飽和狀態(tài),輸入信號(hào)將不能正常輸出,這就造成了阻塞現(xiàn)象。 為了進(jìn)一步說(shuō)明阻塞現(xiàn)象的成因,舉例如下:圖(a)為晶體管輸入型運(yùn)放的輸入級(jí)電路,現(xiàn)假定共模輸入電壓范圍小于 8V,并假定輸出信號(hào)的電壓振幅為 14V。若運(yùn)放接成電壓跟隨器,參見(jiàn)圖(b),現(xiàn)有一個(gè)大于8V的信號(hào)加于同相輸入端(對(duì)應(yīng)③腳),當(dāng)輸入信號(hào)處于正半周時(shí),輸出電壓Vo也為正值,這個(gè)電壓Vo經(jīng)反饋加在輸入差動(dòng)放大電路Q(chēng)2的基極,此時(shí)Q2將處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)(集電結(jié)處于正向偏置),因此 Vs通過(guò)Q2的集電極電阻直接加在運(yùn)放的輸出端,使運(yùn)放出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象。一旦發(fā)生阻塞,只能采用切斷電源的方法來(lái)破壞正反饋。即為恢復(fù)運(yùn)放正常工作,需暫時(shí)切斷電源。這種阻塞現(xiàn)象具有極大的危險(xiǎn)性,它可能使器件迅速損壞,其原因是:由圖(a)知輸入級(jí)采用NPN型晶體管組成差動(dòng)放大電路,由于輸入信號(hào)幅度超過(guò)共模電壓的允許范圍,電路將在信號(hào)正峰值時(shí)出現(xiàn)阻塞,若信號(hào)源內(nèi)阻較低,反饋電阻也較小,流過(guò)Q2集電結(jié)的電流就過(guò)大,有可能燒壞晶體管Q2,使集成運(yùn)放損壞。另外,在輸出端上不論什么原因產(chǎn)生的輸出瞬時(shí)過(guò)壓也會(huì)造成阻塞現(xiàn)象。 消除阻塞現(xiàn)象的方法一般可分為兩類(lèi):限制輸入電壓法和防止輸出瞬時(shí)過(guò)壓法。圖(b)所示電路即為限制輸入電壓鉗位法,圖中±Vcm為共模輸入電壓上、下限極限值,運(yùn)用二極管D1和D2實(shí)現(xiàn)將輸入電壓鉗位在±Vcm之間。這個(gè)方法具有通用性。當(dāng)運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)大于l時(shí),其鉗位電平值應(yīng)降低相應(yīng)的倍數(shù)。