每個(gè)項(xiàng)目都在用的運(yùn)算放大器，芯片原廠給你講清楚

我們將檢查運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路。對(duì)任何專業(yè)質(zhì)量的運(yùn)算放大器進(jìn)行徹底的分析對(duì)于一個(gè)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(jì)技巧，我們就可以了解到很多關(guān)于運(yùn)算放大器功能的知識(shí)，而不會(huì)迷失在細(xì)節(jié)中。

• 理想運(yùn)算放大器特性

• 視頻教程索引

• 運(yùn)算放大器中的負(fù)反饋

半導(dǎo)體制造商生產(chǎn)各種運(yùn)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(chǎng)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(yùn)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(yùn)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(shè)備，741仍然提供了一個(gè)良好的介紹基本原理的運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)。

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(shí)，我們首先要做的是將原理圖分成幾個(gè)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(gè)直觀和有效的架構(gòu)，這將是一個(gè)良好的起點(diǎn)，在許多放大器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。它由輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)組成。

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

晶體管Q3和Q4形成a差分對(duì)，這就是為什么我們說運(yùn)算放大器有一個(gè)差分輸入級(jí)。輸入信號(hào)被差分放大，而不是作為獨(dú)立的信號(hào)。

如您所見，運(yùn)算放大器的輸入端子直接連接到雙極結(jié)晶體管. 這會(huì)導(dǎo)致極低的輸入電流。差分對(duì)有一個(gè)活動(dòng)負(fù)載，并產(chǎn)生一個(gè)單端輸出信號(hào)（在Q6的集電極處），這將成為下一級(jí)的輸入。

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

從輸入級(jí)接收輸出信號(hào)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(hào)來自這個(gè)晶體管的集電極。

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

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

在這一點(diǎn)上，我們已經(jīng)差分放大輸入信號(hào)，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(hào)傳輸?shù)捷敵龆酥皩?duì)其進(jìn)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(dòng)能力，741通過AB類輸出級(jí)實(shí)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(jí)配置的低失真。

• 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)算放大器架構(gòu)由三個(gè)子電路組成：差分輸入級(jí)、高增益級(jí)和輸出級(jí)。

• 741運(yùn)算放大器的輸入級(jí)有一個(gè)差分對(duì)和一個(gè)有效負(fù)載。

• 高增益級(jí)由****極跟隨器、有源加載共****極放大器和補(bǔ)償電容器組成。

• 輸出級(jí)是AB類放大器。