一 晶体管放大器

晶体管放大器主要由半导体三极管构建而成，而常用的半导体三极管有npn型和pnp型两类，如图26-1所示。图26-2所示为晶体管的放大电路。要使晶体管放大器正常工作，必须外加大小和极性适当的电压。以npn型为例，给发射结外加正向电压，位垒降低，形成发射极电流Ie，它是电子流与空穴流之和。由于基区杂质浓度比发射区小2-3个数量级，注入发射区的空穴流与注入基区的电子流相比可略去不计，故Ie可近似地认为是电子流形成的。

发射区注入基区的电子流浓度随发射结电压Ube的增加而按指数规律增大。电子向集电极扩散，扩散中与基区的空穴复合，复合掉的空穴由外电源补充，形成基极电流Ib。扩散中大部分电子到达集电结。由于基区宽度很窄，掺杂浓度很低，故可提高到集电结的电子数量。通常在集电结加较大的反向电压，这虽然使位垒增高，但由于外加电压较大，依然可形成强电场使基区电子迅速通过集电结进入集电区，形成集电极电流Ie。

发射极电流大，集电极电流也就大。这种控制作用形成晶体管的放大作用。在共发射极电路中，发射极每向基极流过一单位的基极电流，就要向集电极流过β个单位的电流。如果基极电流Ib作为输入电流，Ie为输出电流，β就是电流放大倍数，它们之间的关系如下：

Ie=βIb

Ie＝Ib＋Ie

通过负载电阻RL可以把放大了的集电极电流转化为电压IeRL，从而进行电压放大（电压增益），

Uce＝Uce一IcRL

二 差分放大器

分析仪器使用过程中，由于温度或电源电压等因素的变化会产生漂移，即在输入端不加入信号时，输出电压也会偏离零值而上下缓慢漂动。漂移是影响分析测量准确性的一个重要因素。为了克服这一缺陷，可采用差分放大器。

图26-3所示为差分放大器电路图。由于它们的电路完全对称的，当温度变化或电源电压波动时，引起两个三极管的集电极电流和电压的变化相同。差分放大器有两个输入端和两个输出端。如果在两个输入端输入相等的信号，输出为零，只有存在输入差时，才能在两个输出端间有输出信号。

三 运算放大器

运算放大器是一种高增益、宽频带、直流藕合的差分放大器，使用时一般采用负反馈电路。图26-4所示是一种常用的运算放大器，它由输入级、中间级、输出级和偏置电路组成。输人级采用差分放大电路。图26一5是常见5G23运算放大器的外部接线图。图26-6(a）是理想的运算放大器的等效电路。图26一6(b)是运算放大器的表示符号。

1．负反馈的连接

图26-7是典型的运算放大器的电路。通过图中的Rf，将输出的一部分反馈到输入的反相端，其输出电压U。与输入电压Ui有180°的相位差。负反馈可以大大提高放大器的稳定性，当输入信号不变，由于放大器参数的变化，使放大倍数有增加或减少时，输出信号增加或减少，反馈信号也增加或减少，使得有效的输入信号减少或增加，从而使放大器达到稳定。

2．运算放大器的主要特性

理想的运算放大器的特性如表26一1所示。当然，具有完全理想参数的运算放大器是不存在的，但是却为我们制造接近理想运算放大器性能提供了依据。

3.运算放大器的一些典型用法

表26-2所示是运算放大器的一些典型用法。

四 应用举例

1．电流的测量

图26-8所示为利用运算放大器直接测量光电管产生的光电流IX。

IX＝If＋ISIf

Uo＝一IfRf＝一IXRf

IX＝一Uo/Rf

其中，Rf的大小可以用来调节测量范围。

2．电压的测量

图26-9是一个电压跟随器和反相放大器组成的电路。它们构成一个既能放大，又能测量高阻抗电压信号的电压测量器件。运算放大器的输入阻抗较高，输出阻抗较低，电压跟随器起了阻抗转换的作用，而Rf/Ri构成反相放大器的放大倍数，Um=20Ux。

3．微分电路

图26-10是基本的微分电路。在图中，根据虚拟接地的原理，US=0，于是可以得到

根据这些式子，可以得到

Uo＝一RfCdU1/dt

我们可以看出，这个电路的输出Uo和输入Ui的微分值之间成比例。

4．积分电路

图26-11为基本的积分电路。类似地，根据虚拟接地原理，US=0，可以得到下列式子：

由此可以得到Uo为

Uo=1/CRSU1dt

5．恒电位源

参比电池，如Weston电池，可用作恒电位源，但它通过的电流不能很大，否则不能维持其电位的恒定。当它与运算放大器连接时，如图26-12，就构成一个可使相当大电流通过的标准恒电位源。由于S点处于虚地，且

Uo＝US

IRL＝Uo＝US

这时通过RL的大电流，来自运算放大器，而非标准电池。

6．恒电流源

分析仪器有时需要恒电流源，如保持通过电解电池的电流恒定、它不受．输入功率或电池内阻变化的影响。图26-13所示为恒电流源电路。

IL=Ii=Ui/Ri

Ui和Ri是保持恒定的，IL也就恒定。

五 集成运算放大器的判测

集成运算放大器大都是采用圆形管壳封装的结构，因为集成电路的用途不同，管脚接法不尽相同，所以在测试和使用时，必须查阅集成电路手册或者有关技术资料进行对照和比较，以免搞错而损坏器件。

在缺少专用测试仪器的情况下，通常用万用表的适当直流电压挡级，检测集成运算放大器输出端的“零位”、“正位”和“负位”的数值，以判断其质量好坏。在图26-14中，使用万用表的2.5V直流电压挡级，检测运算放大器集成电路FC52A的输出端“零位”。由于运算放大器集成电路内部的差分放大器不对称，特别是Ub。不一致，因此在无信号电压注入时，运算放大器集成电路的输出电压并不为零，如图26-14(a)所示。如果0.2V＜▏Uo▏＜2V，必须借助外接的调零电位器W，使Uo降到0.2V以下。如果调零无效，表明这个运算放大器集成电路的质量不好，应予更换。

检测运算放大器集成电路输出“正位”和“负位”的大小，即检测其最大输出电压UOP-P是否正常，如图26-15所示。它的反相输入端通过10kΩ电阻接地，先将同相输入端通过电阻接至“十Vcc(15V)"，此时同相端的放大器饱和导通，反相端的放大器截止，输出为＋Uop。如果使用万用表的10V直流电压挡级测量输出电压Uo，应大于＋7V。Uo愈大，表示集成块输出的正向幅度越大。如果Uo小于＋7V，甚至为零值或者负值，表明该运算放大器集成电路已经损坏，必须更换。

如果在反相输入端通过10kΩ电阻接地，再将同相输入端通过10kΩ接至-Vcc(-15V)，此时反相端的放大器饱和导通，同相端的放大器截止，输出为-Uop。使用万用表的10V直流电压挡级测量输出端电压Uo，应小于一7V,如果Uo大于一7V，甚至为零值或者正值，表明该运算放大器集成电路已经损坏，必须更换。总之，采用上述三种方法检测时，只要其中一项不符合要求，就表明该集成电路已损坏。