《電子技術應用》
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運算放大器TS321和電壓比較器TS391的工作原理及應用
韋仕貢 北京燕東微電子公司
摘要: 便攜設備的發(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,,降低產品成本。
Abstract:
Key words :

    從1963年Robert J.(Bob) Widlar設計出第一片公認的單片集成運算放大器μA702開始,運算放大器的發(fā)展,,經歷了從通用運算放大器到低失調,、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得到了廣泛的應用。但由于324在單片內集成了4個完全一樣的運放,,在一些只用到一個運放的應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,,提供一樣的參數和性能,,以更小的電源功耗在應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“+”端電壓高于“-”端時,輸出管截止,,相當于輸出端開路,。當“-”端電壓高于“+”端時,輸出管飽和,。相當于輸出端接低電位,。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載的值。

2 TS391的應用
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Ui>0時,,輸出U0=-(UZ+UD),,當Ui<0時,U0=+(UZ+UD),。其電壓傳輸特性如圖3所示,。

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    過零比較器結構簡單,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u0為正(記作U+),,則當ui>U∑后,u0即由正變負(記作U-),,此時U∑變?yōu)?U∑,。故只有當ui下降到-U∑以下,才能使u0再度回升到U+,,于是出現圖5中所示的遲滯特性,。-U∑與U∑的差別稱為回差。改變R2的數值可以改變回差的大小,。

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3 結束語
    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,降低終端產品的成本,。這些器件適用于便攜式應用,,例如隨身聽和手機等個人手持設備,因此其應用前景極其廣闊,。

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