集成运放的使用注意事项

集成运放的使用注意事项

1.1 集成运放的使用注意事项

集成电路在使用中还有一些具体的问题应该注意.本节准备

作一间单的介绍:如何看产品手册中的接线图;

如何采取措施以防器件损坏;如何进行性能的扩展以及在使用中容易

出现什么样的故障,如何消除等.

1.1.1 使用前的准备工作

当我们根据工作的需要选择了合适型号的集成电路后,下一

步就需要知道集成电路各个管脚的作用以便正

确接线.下面我们介绍如何看产品手册中的管脚接线图(或称顶视图).

一.集成电路的封装及外引线图

目前线性集成运放常见的两种封装方式是金属壳封装和双列

直插式塑料封装,外观分别如图所示.

金属壳封装有8,10,12管脚等种类;双列直插式有8,10,12,14,16管

脚等种类.虽然集成电路外引线排列

有标准化的趋势,但各制造厂仍有自己的规范.这里结合具体电路来

介绍.

如图是F007的顶视图.金属壳封装的电路,管脚编号从顶视

图中均是逆时针排列的,标记点左边的第

一个管脚为1,顺序排列.如图是F007的外引线连接示意图.它表明了各管脚的具体连接方法.将这两个图

一对照就能正确地接线了.同理,如图是C14573的外引线排列顶视图.

双列直插式的管脚编号顺序如图所

示,注意标记缺口的方向(有的产品是以商标方向来标记的).每两个运放共用一个偏置电阻(即接图中的

IR端);四个运放共用VDD和VSS端.

除这两种封装方式外,还有扁平陶瓷封装等.接线的表示方法大同小异.

二.参数测量

在使用前可先用集成运放参数测试仪测量一下性能,或者用简易的方法判断它是否已经损坏.例如用

万用表对照电路原理图,测正,负电源端对输出端是否短路,或PN结是否被击穿等.这只能得出很粗略的结

果.注意万用表的档位不要用X1欧姆档(电流比较大)或X10K欧姆档(电压比较高).

对集成电路参数进行简易测试的方法和电路可见参考文献.

1.1.2 保护措施

集成电路在使用中若不注意,可能会使它损坏.比如:电源电压极性接反或电压太高;输出端对地短路

或接到另一电源造成电流过大;输入信号过大,超过额定值等等.针对以上情况,通常可采取下面的保护措

施.

一.输入保护

输入级的损坏是因为输入的差模或共模信号过大而造成的.

可采取如图所示的利用二极管和电阻构成

的限幅电路来进行保护.

二.输出保护

对于输出端对地短路的保护,采取了限制电源电流的方法,如图所示.当电路正常工作在额定的IB和IC

值时,使T1,T3工作在饱和区,UCES很小,则集成电路相当于直接连在电源端.当IB不变而IC增大超过额定值

时,T1,T3将进入放大区,处于恒流状态,则保护了集成电路.

针对输出端可能接到外部电压而过流或击穿的情况,可在输出端接上稳压管,如图所示.这样输出电压

值不会超过稳压值,起到了保护作用.

三.电源端保护

为了防止电源极性接反,可利用二极管单向导电性,在电源连接线中串接二极管来实现保护,如图所示.

有关集成运放的保护措施还可参考其他文献.

1.1.3 输出电流和输出电压的扩展

一般通用型运放输出电流多为十几毫安,输出电压范围在电源范围之内(如电源为+-15v,则输出电压大致

为+-13v).我们可以通过简单的方法扩大输出电流和电压的范围.

一.扩大输出电流

扩大集成运放输出电流,可利用晶体管的电流放大作用来实现.为了使电路的输出电阻小,正负半周信号对

称,可以采用互补式电路.其原理电路如图所示.这个电路的工作原理很清楚,这里不多说了.

由于输出电流范围扩大了,使输出功率范围也扩大了.所以外接电路中,应选用大功率晶体管.若推动电流不

够,可采用复合管.

二.扩大输出电压范围

扩大输出电压的范围必然要提高电源电压,然而运放的电源又不能改变,因此前图的电路不能提高输出电压

的幅值.为此,有的电路采用在运放的输出端再接一级高电压电源供电的放大电路的方法.如图所示为一种扩大了

输出电压范围的电路.若原运放电源为+-15v,现在的电源是+-30v,可选R1=R2=R3=R4.这样在静态时,UB1=15V,UB2

=-15V,若忽略两管的UBE,则运放的电源端仍近似为+-15v.

当有输出信号时,UB1=0.5*(V-uO)+uO=V/2+uO/2

UB2=0.5*(-V-uO)+uO=-V/ 2+uO/2

而运放两个电源端的压差约为UB1-UB2=V=30v与无信号时一样.但输出电压的范围变大了.考虑到T1和T2的饱

和压降等项因素,此电路的输出电压可达+-24v.

要注意的是,当输出电压变化时,运放电源端的电压值也随之变化(由前面的表达式可知).比如,当uO=+24v时,

正电源端约为+27v,负电源端约为-3v.因此利用这种形式来扩大输出

电压范围将受到运放本身性能参数的限制.