OP运放内部电路分析

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1、LM741电路分析资料摘录电路及原理说明版本：1.0.0日期：2012-05-02作者：daiYa单位：修订记录修订修订修订号修订内容日期作者V1.0.02012.5.2daiYaLM741内部电路示意图:任何一种集成运算放大器，不管其内部电路如何复杂，总是由一些最基本的单元电路组成，这些单元电路包括：差分输入级、主偏置电路及恒流源、高增益中间放大器、输出级、输出短路保护电路等。1主偏置电路及恒流源主偏置电路的作用是给电路中的几个恒流源提供稳定的偏置电压。由电阻R5和作为二极管使用的晶体管T19、T11串联组成的。当电流流过T19、T11时，会使他们产

2、生一定的结压降（由于流过二极管的电流是固定的，因此在二极管上产生的压降也是固定的）。T11上的结压降加到T10的基极与负电源V-之间，使T10的基极电流和集电极电流固定不变，成为一个恒流源。T19上的结压降加到T20的基极与发射极之间。2差分输入级集成运算放大器几乎无一例外地选用差分输入电路。这是因为采用集成工艺可以在一块衬底上制作出温度特性一致的差分对管，而且差分对管的电特性也很一致，这对提高电路的温度稳定性、抑制共模干扰很有好处。差分输入级的作用有两个：一是放大输入信号，二是把双端输入信号变为单端输出。它由下列单元电路组成：T1～T4组成的NPN-

3、PNP复合差分对放大管；T5～T7组成镜向恒流源电路，作为差分对管的负载；T8、T9也组成一个镜向恒流源，作为复合差分对管T1～T4的偏置电路。输入信号由2、3两端输入（差模输入），输出信号由T4的集电极单端输出。下面分析它的工作原理。为了分析方便，首先假定T9开路，因为T8接成二极管，暂将其忽略。这样便可将T1、T2看作与电源正极直接相连，从而画出如图所示的输入级电路。图中，T1、T2为两个射极跟随器，输入信号V1、V2经T1、T2输入T3、T4的发射极。T3、T4的基极是连在一起的，它们的基极电流Ib3、Ib4流向恒流源，流入恒流源的电流是I10。

4、当V1=V2时，Ib1=Ib2，Ie1=Ie2，Ib3=Ib4，Ie3=Ie4。复合差分对管本身是双端输入双端输出，其输出信号电流为Ie4-Ie3，因为这时Ie4-Ie3=0，所以没有信号电流输出。当V1≠V2时，又分为两种情况：一是V1>V2，这时，Ie1>Ie2，Ib3>Ib4，(Ib3增大，Ib4减小，但Ib3与Ib4的总和不变)，Ie3>Ie4，即Ie4-Ie3<0；二是V10。由此可见，差分输入电路的输出电流是随着输入信号而变化的，这就是T1～T4复合差分对管放大

5、差模输入信号的过程。它和普通差分对放大管累似，但是它具有NPN和PNP管两者的特点：输入端是NPN管的基极，所以电流放大系数和NPN管的β值一样高；而T3、T4是“横向PNP管”，它们的β值虽然低，但eb结反向击穿电压很高，因此能承受较大的反向电压，提高了差模输入电压范围。T5～T7组成一个镜像恒流源电路。它能把差分对管输出的双端输出电流（△I0）。采用单端输出方法的目的是为了和后边的中间放大级连接方便，而采用恒流源作差分输出级的有源负载，不仅能将双端输出变为单端输出，而且电路增益不受损失。下面介绍其工作原理。T5、T6的基极连在一起，它们的发射极又都

6、通过1kΩ电阻接到负电源V-，加之两管又是用同一工艺制作在一起的，特性相同，所以它们的基极电流和集电极电流在任何时候都相等，即Ib5=Ib6，Ie5=Ie6。由图可知，Ie3=Ie5+Ib7，而Ib7相对于Ie5来说很小，可忽略不计，所以可以认为Ie3=Ie5，既然Ie3与Ie5都等于Ie6，当然也就Ie3≈Ie6。前面谈到，Ie4-Ie3就是复合差分对放大管的输出电流，所以Ie4-Ie6（=△I0）就成了复合差分对放大管的输出电流。然而这个输出电流是由T4的集电极引出的，是单端输出，而不是双端输出了，这就是由T5～T7组成的镜像恒流源把复合差分对放大

7、管的双端输出信号电流变成单端输出信号电流的工作原理。T5、T6的发射极上都串联了一个1kΩ的电阻，并且引出两个端子1、5，这是用来接外部调零电位器的。尽管差分对管T1与T2或T3与T4的特性一致，但不可避免地总会有微小的差别，因此当V1=V2时，IC3与IC4就不会完全相等，比如说Ie4

8、两端分别接1、5脚，滑臂接地）。下面介绍T8、T9的作用，由于T3、T4的基极电流之和就等于恒