運算放大器內部構造及原理圖解

　　一、運算放大器內部構造

　　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，下圖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。輸出級一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。

　　圖常規運放符號與創意原理符號

　　從常規運放符號看，除了輸入、輸出3個端子，正常工作時還需供電兩個端子，這樣一來，運放電路其實是個五端元件了。輸入端+、－的標記是依據兩輸入端與OUT端相互影響的電壓變化趨勢來規定的，若令IN+端接地（或施加固定不變之電壓），信號從IN-端進入，輸入電壓升高時，輸出電壓是降低的，呈反相關系，則為反相放大器；反之，當信號從IN+端進入，輸入電壓與輸出電壓變化則是同步的，則為同相放大器。

　　將三角形內部的輸出級搬出來，即成為圖中的b電路了。運放電路的典型供電電壓為±15V，其輸出級電路為NPN和PNP三極管構成的電壓互補式放大器，Q1的c極接+15V，Q2的c極接－15V?！?5V電源的公共地（+15V電源的負端）即為信號地（即0V基準），此后所指輸入電壓、輸出電壓的高低，均指針對信號地而言。為了圖面簡潔，將前級電路的供電省略掉。以下原理分析即據b圖而為之。

　　我們先來從比較特性來出發，規定輸入端IN+、IN-與輸出級Q1、Q2的對應關系：

　　IN+對應Q1，當IN+》IN-時，Q1導通，使OUT輸出電壓往+15V上靠攏；

　　IN－對應Q2，當IN－》IN+時，Q2導通，使OUT輸出電壓往－15V上靠攏。

　　當運放電路處于開環狀態時，因其放大倍數無窮大之故，只要IN－和IN+之間略有電位差，其輸出

　　電壓即要么接近+15V，要么接近-15V。輸出只有高、低電平，而無其它結果，這說明開環時，運放變身為比較器身份，而出離放大器區域了。

　　二、運算放大器原理圖解

　　1.運算放大器工作原理經典電路圖一

　　圖一運算放大器的同向端接地=0V，反向端和同向端虛短，所以也是0V，反向輸入端輸入電阻很高，虛斷，幾乎沒有電流注入和流出，那么R1和R2相當于是串聯的，流過一個串聯電路中的每一只組件的電流是相同的，即流過R1的電流和流過R2的電流是相同的。流過R1的電流I1=（Vi-V-）/R1……a流過R2的電流I2=（V--Vout）/R2……bV-=V+=0……cI1=I2……d求解上面的初中代數方程得Vout=（-R2/R1）*Vi這就是傳說中的反向放大器的輸入輸出關系式了。