TL431的內(nèi)部結(jié)構(gòu):
TL431的具體功能可以用下圖的功能模塊示意。由圖可以看到，VI是一個內(nèi)部的2.5V的基準源，接在運放的反向輸入端。由運放的特性可知，只有當(dāng)REF端（同向端）的電壓高于VI（2.5V）時，三極管中才會有電流通過，同相輸入電壓少于2.5V時,三極管處于截止?fàn)顟B(tài)（理想狀態(tài)下），隨著REF端電壓的微小變化，通過三極管圖1的電流將從1mA到100mA變化。當(dāng)然，該圖絕不是TL431的實際內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但可用于分析理解電路。
TL431內(nèi)部等效電路如圖所示。
TL431作為一個高性價比的常用分流式電壓基準，有很廣泛的用途。這里簡單介紹一下TL431常見的和不常見的幾種接法。
圖(1)是TL431的典型接法，輸出一個固定電壓值，計算公式是： Vout = (R1+R2)*2.5/R2， 同時R3的數(shù)值應(yīng)該滿足1mA < (Vcc-Vout)/R3 < 500mA
當(dāng)R1取值為0的時候，R2可以省略，這時候電路變成圖(2)的形式，TL431在這里相當(dāng)于一個2.5V穩(wěn)壓管。 利用TL431還可以組成鑒幅器，如圖(3)，這個電路在輸入電壓 Vin < (R1+R2)*2.5/R2 的時候輸出Vout為高電平，反之輸出接近2V的電平。需要注意的是當(dāng)Vin在(R1+R2)*2.5/R2附近以微小幅度波動的時候，電路會輸出不穩(wěn)定的值。
TL431可以用來提升一個近地電壓，并且將其反相。如圖(4)，輸出計算公式為： Vout = ( (R1+R2)*2.5 - R1*Vin )/R2
特別的，當(dāng)R1 = R2的時候，Vout = 5 - Vin。這個電路可以用來把一個接近地的電壓提升到一個可以預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，唯一需要注意的是TL431的輸出范圍不是滿幅的。 TL431自身有相當(dāng)高的增益（我在仿真中粗略測試，有大概46db），所以可以用作放大器。 圖(5)顯示了一個用TL431組成的直流電壓放大器，這個電路的放大倍數(shù)由R1和Rin決定，相當(dāng)于運放的負反饋回路，而其靜態(tài)輸出電壓由R1和R2決定。 這個電路的優(yōu)點在于，它結(jié)構(gòu)簡單，精度也不錯，能夠提供穩(wěn)定的靜態(tài)特性。缺點是輸入阻抗較小，Vout的擺幅有限。 圖(6)是交流放大器，這個結(jié)構(gòu)和直流放大器很相似，而且具有同樣的優(yōu)缺點。我正在嘗試用這個放大器代替次級運放來放大熱釋紅外傳感器的輸出信號。
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