《電子技術(shù)應(yīng)用》
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運算放大器TS321和電壓比較器TS391的工作原理及應(yīng)用
韋仕貢 北京燕東微電子公司
摘要: 便攜設(shè)備的發(fā)展,,要求電子元器件往小型化和低功耗方向發(fā)展,,作為超小型封裝的單運算放大器TS321和單電壓比較器TS391在各方面的很好的滿足了這一要求,。文中主要介紹這兩款器件的工作原理和一些基本應(yīng)用,。它們的功耗低,體積小,,能延長電池的使用時間,,節(jié)省電路板面積,降低產(chǎn)品成本,。
Abstract:
Key words :

    從1963年Robert J.(Bob) Widlar設(shè)計出第一片公認(rèn)的單片集成運算放大器μA702開始,,運算放大器的發(fā)展,,經(jīng)歷了從通用運算放大器到低失調(diào)、低噪聲,、高增益的高精度專用運算放大器的歷程,。這期間324作為一款通用的運算放大器,由于其具有極高的易用性在很長的一段時間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用,。但由于324在單片內(nèi)集成了4個完全一樣的運放,,在一些只用到一個運放的應(yīng)用中造成了成本的浪費,而且還消耗更多的電源功耗和電路板面積,。作為324的單運放版本,,TS321以更小的封裝體積,提供一樣的參數(shù)和性能,,以更小的電源功耗在應(yīng)用方面有著廣闊的前景,。而作為四電壓比較器339的單比較器版本TS391和TS321一樣在小型化方面有著非常大的優(yōu)勢。

1 TS321和TS391的工作原理
    TS321采用雙極型PNP晶體管作為輸入級,,使用兩級放大的形式有效提高電路的增益。T321有著極寬的電源電壓范圍,,單電源供電時電壓范圍從3V到30V,,正負(fù)電源供電時電源范圍從±1.5V到±15V,具有較低的電源電流(典型值為500μA)和較低的輸入偏置電流,,并且在高容性負(fù)載下依然能夠穩(wěn)定工作,。
    TS391采用的也是雙極型PNP晶體管作為輸入級,,能接受很寬的電源電壓范圍,包括單電源或正負(fù)電源供電,,極低的電源電流(0.2mA),,較低的輸出飽和電流(250mV),差動輸入電壓范圍較大,,最大可以等于電源電壓值,,輸出端電平可靈活方便地選用。
    TS321和TS391均采用SOT23—5L的超小型封裝形式,,如圖1所示,。

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    TS391類似于增益不可調(diào)的運算放大器。比較器有兩個輸入端和一個輸出端,。一個稱為同相輸入端(+),,另一個稱為反相輸入端(-)。用作兩個電壓的比較時,,任意一個輸入端加一個固定電壓做參考電壓(也稱為門限電平,,它可選擇TS391輸入共模范圍的任何一點),另一端加一個待比較的信號電壓,。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時,,輸出管截止,相當(dāng)于輸出端開路,。當(dāng)“-”端電壓高于“+”端時,,輸出管飽和。相當(dāng)于輸出端接低電位,。兩個輸入端電壓差別超過一定值就可確保輸出能夠從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài),。因此,把TS391用在弱信號檢測等場合是比較理想的,。TS391的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體管,,在使用時輸出端到正電源一般需接一只上拉電阻。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值,。因為當(dāng)輸出晶體三極管截止時,,它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。

2 TS391的應(yīng)用
2.1 TS391作為過零比較器
    圖2所示為加限幅電路的過零比較器,,DZ為限幅穩(wěn)壓管,。信號從運放的反相輸入端輸入,參考電壓為零,,從同相端輸入,。當(dāng)Ui>0時,輸出U0=-(UZ+UD),,當(dāng)Ui<0時,,U0=+(UZ+UD),。其電壓傳輸特性如圖3所示。

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    過零比較器結(jié)構(gòu)簡單,,靈敏度高,,但抗干擾能力差。
2.2 TS391作為遲滯比較器
    圖4為具有遲滯特性的過零比較器,。從輸出端引一個電阻分壓正反饋支路到同相輸入端,,若u0改變狀態(tài),∑點也隨著改變電位,,使過零點離開原來位置,。當(dāng)u0為正(記作U+),則當(dāng)ui>U∑后,,u0即由正變負(fù)(記作U-),,此時U∑變?yōu)?U∑。故只有當(dāng)ui下降到-U∑以下,,才能使u0再度回升到U+,,于是出現(xiàn)圖5中所示的遲滯特性。-U∑與U∑的差別稱為回差,。改變R2的數(shù)值可以改變回差的大小,。

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3 結(jié)束語
    作為超小型封裝的單運算放大器和單電壓比較器,TS321和TS391的功耗低,,體積小,,可延長電池的使用時間,節(jié)省電路板面積,,降低終端產(chǎn)品的成本,。這些器件適用于便攜式應(yīng)用,例如隨身聽和手機等個人手持設(shè)備,,因此其應(yīng)用前景極其廣闊,。

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