集成運算放大器的工作原理分析

集成運算放大器(以后簡稱集成運放)是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的多級直接耦合放大電路。它的類型很多，電路也不一樣，但結構具有共同之處，圖1所示為集成運放的內部電路組成框圖。圖中輸入級一般是由BJT、JFET或MOSFET組成的差動放大電路，利用它的對稱特性可以提高整個電路的共模抑制比和其他方面的性能，它的兩個輸人端構成整個電路的反相輸入端和同相輸入端。電壓放大級的主要作用是提高電壓增益，它可由一級或多級放大電路組成。輸出級∵般由電壓跟隨器或互補電壓跟隨器構成，以降低輸出電阻，提高帶負載能力。偏置電路是為各級提供合適的工作電流。此外還有一些輔助環節。如電平移動電路，過載保護電路以及高頻補償電路等。

圖1 集成運放的內部電路組成框圖

一個簡單運算放大器的原理電路如圖2a所示。VT1、VT2組成差動放大電路，信號由雙端輸入，單端輸出。為了提高整個電路的電壓增益，電壓放大級由VT3、VT4組成復合管共射極電路。由VT5、VT6組成兩級電壓跟隨器而構成電路的輸出級，它不僅可以提高帶負載的能力，而且可進一步使直流電位下降，以達到輸入信號電壓·uid=ui1-ui2為零時，輸出電壓uo=0和二極管VD組成低電壓穩壓電路以供給VT9的基準電壓，它與VT9一起構成電流源電路以提高VT5的電壓跟隨能力。由此可見，運算放大器有兩個輸入端(即反相輸入端1和同相輸入端2)，與一個輸出端3。與此相對應，在圖2中畫出了運算放大器的圖形符號，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、輸出相應地用N、P和0表示。

圖2 原理電路與圖形符號

a)原理電路 b)圖形符號