【正文】
way that the current flow into each of the inputs is very small. A third important design feature is that the output resistance of the operational amplifier (Ro) is very small. This in turn means that the output of the device acts like an ideal voltage source. We now can analyze the particular amplifier circuit given in Fig. 12A2 using these characteristics. First, we note that the voltage at the positive input, U +, is equal to the source voltage, U + = Us. Various currents are defined in part b of the figure. Applying KVL around the outer loop in Fig. 12A2b and remembering that the output voltage, Uo, is measured with respect to ground, we have I1R1I2R2+U0=0 (12A2) Since the OpAmp is constructed in such a way that no current flows into either the positive or negative input, I =0. KCL at the negative input terminal then yields I1 = I2 Using Eq. (12A2) and setting I1 =I2 =I, U0=(R1+R2)I (12A3) We may use Ohm39。 to produce a predominance of electrons or mobile negative charges (Ntype)。P39。working39。 for positive, with a PNP transistor). In the case of an NPN transistor, exactly the same working principles apply but the polarities of both supplies are reversed (Fig. 12B4). That is to say, the emitter is always made negative relative to base and collector (39。 with the three leads emerging in triangular pattern from the bottom. Looking at the base, the upper lead in the 39。 reading 1,2,3 from top to bottom with the flat side to the right looking at the base. With TO92 subtype a (TO92a): 1=emitter 2=collector 3=base With TO92 subtype b (TO92b): 1=emitter 2=base 3=collector To plicate things further, some transistors may have only two emerging leads (the third being connected to the case internally)。設(shè)計運算放大器或 OpAmp 的目的就是使它盡可能的減少對其內(nèi)部參數(shù)的依賴性、最大程度地簡化設(shè)計工作。在這里我們將詳細研究一個例子,然后給出兩個運算放大器定律并說明在許多實用電路中怎樣使用這兩個定律來進行分析。作為構(gòu)建運算放大器集成電路的積木 — 晶體管,將在下篇課文中進行討論。在實際電路中使用運算放大器時,后者是必要的,但在本文中討論理想的運算放大器的應(yīng)用時則不必考慮后者。差分的意思是:相對于接零管腳的輸出電壓可由下式表示 U0=A( U+U) (12A1) 式中 A 是運算放大器的增益, U+ 和 U是輸入電壓。也就是說,等式 (12A1)中的數(shù) A約為 100,000 或更多 (例如 ,五個晶體管放大器串聯(lián),每一個的增益為 10,那么將會得到此數(shù)值的 A)。 我們現(xiàn)在利用這些特性就可以分析圖 12A2所示的特殊放大器電路了。那么對負輸入端利用基爾霍夫定律可得 I1 = I2, 利用等式 (12A2) ,并設(shè) I1 =I2 =I, U0 = (R1 +R2) I (12A3) 根據(jù)電流參考方向和接零管腳電位為零伏特的事實,利用歐姆定律,可得負極輸入電壓 U: (U0)/ R1=I 因此 U=IR1 ,并由式 (12A3)可得: U =[R1/(R1+R2)] U0 因為現(xiàn)在已有了 U+ 和 U的表達式,所以式 (12A1)可用于計算輸出電壓, U0 = A( U+U) =A[USR1U0/(R1+R2)] 綜合上述等式,可得: U0 =[1+AR1/(R1+R2)]= AUS (12A4) 最后可得: AU = U0/US= A(R1+R2)/( R1+R2+AR1) (12A5a) 這是電路的增益系數(shù)。從某種意義上說,使用運算放大器是以 “ 能量 ” 為代價來換取 “ 控制 ” 。第二個定律來自于運算放大器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu),此結(jié)構(gòu)使得基本上沒有電流流入任何一個輸入端。 PNP 或 NPN (圖 12B1)這兩種結(jié)構(gòu)顯然是可能的。要使工作電路運行,晶體管需與兩個外部電壓或極性連接。在這種情況下,其所起的作用和二極管所起的作用一模一樣。 在生產(chǎn)晶體管的過程中,通過控制不同層的摻雜度,經(jīng)過負載電阻流過第二個電路電流的導(dǎo)電能力非常顯著。一個是由偏置電壓源、發(fā)射極和基極形成的回路,它被稱為基極電路或輸入電路;第二個是由集電極電壓源和晶體管的三個區(qū)共同形成的電路,它被稱為集電極電路或輸出電路。 本電路的突出優(yōu)點是相對小的基極電流能控制和激發(fā)出一個比它大得多的集電極電流 (或更恰當?shù)卣f,一個小的輸入功率能夠產(chǎn)生一個比它大得多的輸出功率 )。 要讓電路正 常工作,當然,加在基極電路和集電極電路的電壓極性必須正確(基極電路加正向偏置電壓,集電極電源的連接要保證公共端(發(fā)射極)的極性與兩個電壓源的極性相同)。 PNP 型晶體管的符號在發(fā)射極上有一個指示電流方向的箭頭,總是指向基極。這一點也可以從 NPN 型晶體管符號中發(fā)射極上相反方向的箭頭看出來,即,電流從基極流出。集電極引腳 到基集引腳的間距也許比發(fā)射極到基集引腳的間距要大 。 對于 TO92 子系列 a (TO92a): 1=發(fā)射極 2=集電極 3=基極 對于 TO92 子系列 b (TO92b): 1=發(fā)射極 2=基極 3=集電極 更容易使人搞亂的是一些晶體管只有兩個管腳(第三個管腳已在里邊和外殼連接);一些和晶體管的外形很像的外殼底部有三個以上的管腳。它們是金屬外殼,帶有延長的底部平面,底部平面上還有兩個安裝孔