TS321和TS391的工作原理及電路應(yīng)用分析

從1963年Robert J．（Bob） Widlar設(shè)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(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。

TS321和TS391的工作原理及電路應(yīng)用分析

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“+”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(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(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Ui》0時，輸出U0=-（UZ+UD），當UiU∑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(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。

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(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。