集成運(yùn)算放大器的工作原理分析

集成運(yùn)算放大器(以后簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放)是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多級(jí)直接耦合放大電路。它的類型很多，電路也不一樣，但結(jié)構(gòu)具有共同之處，圖1所示為集成運(yùn)放的內(nèi)部電路組成框圖。圖中輸入級(jí)一般是由BJT、JFET或MOSFET組成的差動(dòng)放大電路，利用它的對(duì)稱特性可以提高整個(gè)電路的共模抑制比和其他方面的性能，它的兩個(gè)輸人端構(gòu)成整個(gè)電路的反相輸入端和同相輸入端。電壓放大級(jí)的主要作用是提高電壓增益，它可由一級(jí)或多級(jí)放大電路組成。輸出級(jí)∵般由電壓跟隨器或互補(bǔ)電壓跟隨器構(gòu)成，以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。偏置電路是為各級(jí)提供合適的工作電流。此外還有一些輔助環(huán)節(jié)。如電平移動(dòng)電路，過載保護(hù)電路以及高頻補(bǔ)償電路等。

圖1 集成運(yùn)放的內(nèi)部電路組成框圖

一個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)算放大器的原理電路如圖2a所示。VT1、VT2組成差動(dòng)放大電路，信號(hào)由雙端輸入，單端輸出。為了提高整個(gè)電路的電壓增益，電壓放大級(jí)由VT3、VT4組成復(fù)合管共射極電路。由VT5、VT6組成兩級(jí)電壓跟隨器而構(gòu)成電路的輸出級(jí)，它不僅可以提高帶負(fù)載的能力，而且可進(jìn)一步使直流電位下降，以達(dá)到輸入信號(hào)電壓·uid=ui1-ui2為零時(shí)，輸出電壓uo=0和二極管VD組成低電壓穩(wěn)壓電路以供給VT9的基準(zhǔn)電壓，它與VT9一起構(gòu)成電流源電路以提高VT5的電壓跟隨能力。由此可見，運(yùn)算放大器有兩個(gè)輸入端(即反相輸入端1和同相輸入端2)，與一個(gè)輸出端3。與此相對(duì)應(yīng)，在圖2中畫出了運(yùn)算放大器的圖形符號(hào)，其中反相輸人端用“-”表示，同相輸人端用“+”表示。該器件外端輸入、輸出相應(yīng)地用N、P和0表示。

圖2 原理電路與圖形符號(hào)

a)原理電路 b)圖形符號(hào)