運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

運放的種類很多，具體的實現(xiàn)電路也千差萬別，但是基本結(jié)構(gòu)都差不多如下圖所示。

運算放大器基本結(jié)構(gòu)

圖中差分放大級主要是提高共模抑制比，電壓放大級主要是提高電壓放大倍數(shù)，輸出級用于提高輸出功率。可以說，運算放大器是差分放大器的直接應(yīng)用。

運算放大器原理圖

如上圖所示，是一個簡單的運算放大器原理圖。T1、T2組成了差分放大器，構(gòu)成了運放的差分放大級;T3、T4組成復(fù)合管共射極電路，構(gòu)成了運放的電壓放大級;T5、T6組成了兩級射極跟隨器構(gòu)成電路輸出級，提高帶負載能力。

差分式輸入級原理圖

如圖是運算放大器第一級，即差動式輸入級，是一個基本的差分放大電路，這一級是集成放大器的核心和基礎(chǔ)部分。三極管T1、T2特性相同，電路參數(shù)也對稱，如Rc1=Rc2等。兩三極管發(fā)射極連接在一起串聯(lián)一個恒流源。

當(dāng)沒有輸入信號時，vs1=vs2=0，由于電路完全對稱ic1=ic2，Rc1和Rc2兩端的壓降相同，那么輸出信號vo=vc1-vc2=0。當(dāng)輸入信號vs1、vs2不相等時，vo則有信號電壓輸出。

運算放大器的指標(biāo)定義

運算放大器的指標(biāo)有很多，這里我們說一說幾個在設(shè)計中較為常用的指標(biāo)：

1. 輸入偏置電流(Input bias current)Iib，運放輸出電壓為零時，兩個輸入端靜態(tài)電流的平均值

2. 輸入失調(diào)電流(Input offset current)Iio，運放輸出電壓為零時，兩個輸入端靜態(tài)電流之差。

3. 輸入失調(diào)電壓(Input offset voltage)Vio，運放輸入電壓為零時，存在一定的輸出電壓，為了使這個輸出電壓為零，在室溫(25℃)及標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，在輸入端加的補償電壓稱為輸入失調(diào)電壓。在實踐中，失調(diào)電壓的偏置補償非常困難，一方面是對于高放大倍數(shù)運放，很小的錯誤調(diào)節(jié)也會導(dǎo)致過補償或欠補償，另一方面偏置電壓對溫度的依賴性導(dǎo)致，溫度變化，誤差也會變化。

4. 最大上升速度，運放在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號時，輸出電壓對時間的最大變化速度。

5. 輸入、輸出電阻，輸入端共模電阻Rcm和差動電阻Rd。對于運算放大器的控制，Rd電阻上的電壓降被放大，需要在設(shè)計中考慮。運放搭輸入電阻在低頻時較大，隨著頻率升高而減小，輸出電阻隨著頻率升高成感性阻值增大。

6. 開環(huán)差模電壓增益，由于運放電容影響與頻率有關(guān)，數(shù)據(jù)手冊中的數(shù)值僅適用于直流和低頻放大。

7. 單位增益帶寬和開環(huán)帶寬，單位增益帶寬是指運放在開環(huán)差模電壓增益為0db時的頻率，開環(huán)帶寬則是開環(huán)差模電壓增益下降到3db時的頻率。這兩個頻率說明了開環(huán)增益的頻率響應(yīng)。

以上就是運算放大器的簡單介紹，下篇我們來講講運算放大器實際使用注意事項。