晶體管OP放大器4549的性能
剛剛確認(rèn)4549作為OP放犬器能正常地工作后,就讓我們立即進(jìn)行性能的測(cè)定,并且試一下與ICOP放大器υPC4570作一比較,決一勝負(fù)。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/168106.htm輸入補(bǔ)償電壓所謂輸入補(bǔ)償電壓,就是在OP放大器的兩個(gè)輸入端之間、等效地產(chǎn)生的直流電位差。
測(cè)量4549輸入補(bǔ)償電壓用的電路。電路的增益為100倍,任何一個(gè)輸入端都通過(guò)電阻接地。測(cè)量此時(shí)的輸出電壓,并將它縮小1/100后的電壓,就認(rèn)為是等效地在輸入端間產(chǎn)生的電位,即VIo。
在測(cè)量VIo時(shí)必須注意的是,由各自的輸入端看到的阻抗要一致。如果不是這樣,則由于晶體管基極電流所產(chǎn)生的壓降在輸入端之間產(chǎn)生除了VIo之外的電位差的緣故(這已在第11章的差動(dòng)放大電路處進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn))。
在RB≈Rs∥Rf與阻抗一致。在實(shí)際電路中,使用OP放大器時(shí),利用兩個(gè)輸入端的阻抗相一致的特點(diǎn),就能夠?qū)⑤敵龆说闹绷餮a(bǔ)償電位做得最小。
此時(shí)的輸出信號(hào)V。的電位,為0.94V(不考慮符號(hào))。因此VIo=9.4mVDC。
υPC4570的VIo,最大為5mV(5mV為最大值,實(shí)際的IC為更好的值)。4549比起它來(lái)是相當(dāng)大的值。
這是4549首先的一個(gè)“失敗”!
其原因是由于在初級(jí)差動(dòng)放大電路中N80C31AH使用的晶體管Tr1與Tr2沒有使用單片式雙管的緣故(Tr1與Tr2的VBE之差為9.4mV)。而IC的元件間的特性是極其一致的。
順便地提一下,Tr1與Tr2使用單片雙管2SC3381(東芝)后的輸出信號(hào)Vo。Vo=42mV,VIo=0.42mV。
可以知道,即使在用分立器件制作的OP放大器中,如果使用這種晶體管,輸入補(bǔ)償電壓也就變得很小。如果從最初開始就使用這個(gè)單片雙管就好了。
在想減少輸出補(bǔ)償電壓時(shí)(直流放大電路等),請(qǐng)?jiān)囉脝纹p管。使用單片雙管時(shí),也能夠減少VIo的溫度漂移。
頻率特性
將4549作為同相放大器使用,電壓增益Av分別為OdB、20dB和40db變化時(shí)的電壓增益的頻率特性。三根曲線都在高頻范圍稍有一峰,但是Av=20dB時(shí)的截止頻率fch約為8.1MHz。
υPC4570的電壓增益的頻率特性。
雖然是沒有峰的漂亮的特性,但是Av=20dB時(shí)的fch約1.8MHz,比起4549來(lái)要低得多。
頻率特性也是4549的又一“勝利”。因此是二“勝”一“敗”。
順便地,將通過(guò)速率好的υPC814C的頻率特性。看一下該特性,Av=20dB時(shí)的fch≈740kHz,所以比起υPC4570來(lái),無(wú)論如何υPC814C是差的。那么,那個(gè)通過(guò)速率究竟到什么地方去了呢?
這是由于υPC814C不是用改善頻率特性來(lái)提高通過(guò)速率的,而是用前饋——即將對(duì)矩形的工作緩慢的放大級(jí)進(jìn)行旁路的方法來(lái)提高通過(guò)速率的緣故。
噪聲特性
將4549作為同相放大器使用時(shí),分別在Av=20dB和40dB變化時(shí),輸入端與GND短路來(lái)進(jìn)行測(cè)量的輸出端頻譜。
同樣是使用ptCP4570時(shí)的頻譜。
可以知道,在Av=20dB時(shí),幾乎是相同的。但在Av=40dB時(shí),很明顯4549的噪聲要?。ㄔ鲆孀兇?,可以認(rèn)為噪聲也放大,所以A,葺40dB時(shí),就有差別)。
這是由于在電路中使用的晶體管的數(shù)目減少了,且使用了比IC內(nèi)部的晶體管噪聲低的晶體管的原因(分立器件,即使是到處都有的通用晶體管,其噪聲也要比IC內(nèi)部使用的晶體管噪聲低)。
無(wú)論如何是4549的勝利!因此是三“勝”一“敗”。
在這里又出現(xiàn)對(duì)υPC4570有幫助的產(chǎn)品,聲頻用的低噪聲OP放大器NJM2068DD(JRC)的頻譜(測(cè)試條件相同)。
雖然該OP放大器比起)υPC4570是低噪聲放大器,但仍然是4549的噪聲較小。真是“復(fù)仇不成,反而被害”。
總諧波失真率
在同相放大器中將增益設(shè)定在20dB時(shí),4549的總諧波失真率THD與輸出電壓的關(guān)系曲線。信號(hào)頻率分別為20Hz、lkHz和20kHz時(shí),都打破了0.001%的限度(在1V附近)。所以,作為聲頻電路應(yīng)用,是很好的特性。
同樣是υPC4570的THD與輸出電壓的關(guān)系曲線(注意:縱軸的刻度不同)。這是非常漂亮的特性,不管怎么說(shuō),20Hz與1Hz時(shí)都在0.0001%以下。
理由是υPC4570的開環(huán)增益非常大(相差20dB)。開環(huán)增益大,則負(fù)反饋量大,所以失真率的改善也應(yīng)該大。在THD方面,4549徹底失敗,因此是三“勝”二“敗”。
4549與υPC4570的“勝敗”結(jié)果
到此為止是三“勝”二“敗”。剛要定4549勝利時(shí),由于還有其他方面的特性有待測(cè)試,故暫時(shí)還分不出“勝”“負(fù)”!
關(guān)于頻率特性,所謂的OP放大器在什么地方。由誰(shuí)、使用什么樣的電路來(lái)進(jìn)行測(cè)試等問(wèn)題上很難搞清楚,與其胡亂地?cái)U(kuò)展頻率特性,還不如在提高電路的穩(wěn)定度方向上下功夫。當(dāng)考慮穩(wěn)定度時(shí),由于4549那樣在頻率特性上出現(xiàn)峰,或許不能說(shuō)是十分穩(wěn)定的(通常,在頻率特性有峰,則就不穩(wěn)定)。
為了進(jìn)一步使4549穩(wěn)定,除了Cl與R4,再加入相位補(bǔ)償電路即可。但是要注意,相位補(bǔ)償越嚴(yán)重,則頻率特性變得越壞。
評(píng)論