每個項目都在用的運算放大器，芯片原廠給你講清楚

我們將檢查運算放大器的內(nèi)部電路。對任何專業(yè)質(zhì)量的運算放大器進行徹底的分析對于一個介紹性的視頻教程來說都太復(fù)雜了，但是如果我們專注于整體架構(gòu)和一些特定的設(shè)計技巧，我們就可以了解到很多關(guān)于運算放大器功能的知識，而不會迷失在細節(jié)中。

• 理想運算放大器特性

• 視頻教程索引

• 運算放大器中的負反饋

半導(dǎo)體制造商生產(chǎn)各種運算放大器。有些是為高速而優(yōu)化的，有些是為了高精度；一些使用雙極結(jié)晶體管，另一些使用場效應(yīng)晶體管；大多數(shù)是電壓反饋型，但有些是為電流反饋. 而且，在現(xiàn)代的電路圖中，我們沒有數(shù)不清的電路圖。這就是為什么研究741運算放大器是有意義的。

741最早于1968年推出，它是一款基于BJT的設(shè)備，作為第一款高性能、用戶友好的運算放大器之一，獲得了幾乎傳奇般的地位。雖然不再是最先進的設(shè)備，741仍然提供了一個良好的介紹基本原理的運算放大器設(shè)計。

這是數(shù)據(jù)表中提供的LM741型來自德州儀器公司

在分析像741這樣的電路時，我們首先要做的是將原理圖分成幾個階段，也就是說，分成具有連貫功能的子電路，這些子電路與其他子電路一起工作，以創(chuàng)建設(shè)備的整體功能。

741體現(xiàn)了一個直觀和有效的架構(gòu)，這將是一個良好的起點，在許多放大器系統(tǒng)的設(shè)計。它由輸入級、中間級和輸出級組成。

輸入級接受兩個輸入信號，并將它們轉(zhuǎn)換成單端信號，然后將其傳送到中間級。

晶體管Q3和Q4形成a差分對，這就是為什么我們說運算放大器有一個差分輸入級。輸入信號被差分放大，而不是作為獨立的信號。

如您所見，運算放大器的輸入端子直接連接到雙極結(jié)晶體管. 這會導(dǎo)致極低的輸入電流。差分對有一個活動負載，并產(chǎn)生一個單端輸出信號（在Q6的集電極處），這將成為下一級的輸入。

中間級包括三個晶體管（Q15，Q17，Q13），其目的是大大提高信號的幅度。換句話說，這是一個高增益階段。

從輸入級接收輸出信號的晶體管（Q15）被配置為****極跟隨器（其提供高輸入阻抗），并且該****極跟隨器的輸出被傳送到配置為公共****極放大器（其提供高增益）的晶體管（Q17）；輸出信號來自這個晶體管的集電極。

這個公共****極放大器的負載是一個晶體管作為電流源（Q13）；因此，輸入級和中間級都受益于使用有功負載(如果您想了解為什么有源負載優(yōu)于電阻負載，請參閱本文和它的續(xù)集 )

您可能已經(jīng)注意到中間級包括電容器（C1）。這實際上是一個極其重要的組成部分。它被稱為補償電容，在米勒效應(yīng)的幫助下，它大大改變了運算放大器的頻率響應(yīng)；有關(guān)更多信息，請參閱AAC的文章運算放大器頻率補償 .

在這一點上，我們已經(jīng)差分放大輸入信號，將其轉(zhuǎn)換為單端電壓，應(yīng)用高增益，并有益地修改放大器的頻率響應(yīng). 現(xiàn)在我們需要在信號傳輸?shù)捷敵龆酥皩ζ溥M行緩沖。

“緩沖器”一詞意味著電路提供低輸出阻抗和良好的電流驅(qū)動能力，741通過AB類輸出級實現(xiàn)這些特性。AB類輸出配置結(jié)合了B類配置的高效率和A級配置的低失真。

• 一個標準的運算放大器架構(gòu)由三個子電路組成：差分輸入級、高增益級和輸出級。

• 741運算放大器的輸入級有一個差分對和一個有效負載。

• 高增益級由****極跟隨器、有源加載共****極放大器和補償電容器組成。

• 輸出級是AB類放大器。