每个项目都在用的运算放大器，芯片原厂给你讲清楚

我们将检查运算放大器的内部电路。对任何专业质量的运算放大器进行彻底的分析对于一个介绍性的视频教程来说都太复杂了，但是如果我们专注于整体架构和一些特定的设计技巧，我们就可以了解到很多关于运算放大器功能的知识，而不会迷失在细节中。

• 理想运算放大器特性
• 视频教程索引
• 运算放大器中的负反馈

半导体制造商生产各种运算放大器。有些是为高速而优化的，有些是为了高精度；一些使用双极结晶体管，另一些使用场效应晶体管；大多数是电压反馈型，但有些是为电流反馈. 而且，在现代的电路图中，我们没有数不清的电路图。这就是为什么研究741运算放大器是有意义的。

741最早于1968年推出，它是一款基于BJT的设备，作为第一款高性能、用户友好的运算放大器之一，获得了几乎传奇般的地位。虽然不再是最先进的设备，741仍然提供了一个良好的介绍基本原理的运算放大器设计。

这是数据表中提供的LM741型来自德州仪器公司

三阶段体系结构

在分析像741这样的电路时，我们首先要做的是将原理图分成几个阶段，也就是说，分成具有连贯功能的子电路，这些子电路与其他子电路一起工作，以创建设备的整体功能。

741体现了一个直观和有效的架构，这将是一个良好的起点，在许多放大器系统的设计。它由输入级、中间级和输出级组成。

运算放大器输入级

输入级接受两个输入信号，并将它们转换成单端信号，然后将其传送到中间级。

晶体管Q3和Q4形成a差分对，这就是为什么我们说运算放大器有一个差分输入级。输入信号被差分放大，而不是作为独立的信号。

如您所见，运算放大器的输入端子直接连接到双极结晶体管. 这会导致极低的输入电流。差分对有一个活动负载，并产生一个单端输出信号（在Q6的集电极处），这将成为下一级的输入。

中间运算放大器级

中间级包括三个晶体管（Q15，Q17，Q13），其目的是大大提高信号的幅度。换句话说，这是一个高增益阶段。

从输入级接收输出信号的晶体管（Q15）被配置为发射极跟随器（其提供高输入阻抗），并且该发射极跟随器的输出被传送到配置为公共发射极放大器（其提供高增益）的晶体管（Q17）；输出信号来自这个晶体管的集电极。

这个公共发射极放大器的负载是一个晶体管作为电流源（Q13）；因此，输入级和中间级都受益于使用有功负载(如果您想了解为什么有源负载优于电阻负载，请参阅本文和它的续集 )

您可能已经注意到中间级包括电容器（C1）。这实际上是一个极其重要的组成部分。它被称为补偿电容，在米勒效应的帮助下，它大大改变了运算放大器的频率响应；有关更多信息，请参阅AAC的文章运算放大器频率补偿 .

运算放大器输出级

在这一点上，我们已经差分放大输入信号，将其转换为单端电压，应用高增益，并有益地修改放大器的频率响应. 现在我们需要在信号传输到输出端之前对其进行缓冲。

“缓冲器”一词意味着电路提供低输出阻抗和良好的电流驱动能力，741通过AB类输出级实现这些特性。AB类输出配置结合了B类配置的高效率和A级配置的低失真。

摘要

• 一个标准的运算放大器架构由三个子电路组成：差分输入级、高增益级和输出级。
• 741运算放大器的输入级有一个差分对和一个有效负载。
• 高增益级由发射极跟随器、有源加载共发射极放大器和补偿电容器组成。
• 输出级是AB类放大器。