每個(gè)項目都在用的運算放大器，芯片原廠(chǎng)給你講清楚

我們將檢查運算放大器的內部電路。對任何專(zhuān)業(yè)質(zhì)量的運算放大器進(jìn)行徹底的分析對于一個(gè)介紹性的視頻教程來(lái)說(shuō)都太復雜了，但是如果我們專(zhuān)注于整體架構和一些特定的設計技巧，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(huì )迷失在細節中。

• 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；一些使用雙極結晶體管，另一些使用場(chǎng)效應晶體管；大多數是電壓反饋型，但有些是為電流反饋. 而且，在現代的電路圖中，我們沒(méi)有數不清的電路圖。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的設備，作為第一款高性能、用戶(hù)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(jìn)的設備，741仍然提供了一個(gè)良好的介紹基本原理的運算放大器設計。

這是數據表中提供的LM741型來(lái)自德州儀器公司

在分析像741這樣的電路時(shí)，我們首先要做的是將原理圖分成幾個(gè)階段，也就是說(shuō)，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 )建設備的整體功能。

741體現了一個(gè)直觀(guān)和有效的架構，這將是一個(gè)良好的起點(diǎn)，在許多放大器系統的設計。它由輸入級、中間級和輸出級組成。

輸入級接受兩個(gè)輸入信號，并將它們轉換成單端信號，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(shuō)運算放大器有一個(gè)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(jiàn)，運算放大器的輸入端子直接連接到雙極結晶體管. 這會(huì )導致極低的輸入電流。差分對有一個(gè)活動(dòng)負載，并產(chǎn)生一個(gè)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(gè)晶體管（Q15，Q17，Q13），其目的是大大提高信號的幅度。換句話(huà)說(shuō)，這是一個(gè)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(lái)自這個(gè)晶體管的集電極。

這個(gè)公共****極放大器的負載是一個(gè)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集 )

您可能已經(jīng)注意到中間級包括電容器（C1）。這實(shí)際上是一個(gè)極其重要的組成部分。它被稱(chēng)為補償電容，在米勒效應的幫助下，它大大改變了運算放大器的頻率響應；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(diǎn)上，我們已經(jīng)差分放大輸入信號，將其轉換為單端電壓，應用高增益，并有益地修改放大器的頻率響應. 現在我們需要在信號傳輸到輸出端之前對其進(jìn)行緩沖。

“緩沖器”一詞意味著(zhù)電路提供低輸出阻抗和良好的電流驅動(dòng)能力，741通過(guò)AB類(lèi)輸出級實(shí)現這些特性。AB類(lèi)輸出配置結合了B類(lèi)配置的高效率和A級配置的低失真。

• 一個(gè)標準的運算放大器架構由三個(gè)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(gè)差分對和一個(gè)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(lèi)放大器。