集成运算放大器的内部电路简介

集成运放型号繁多，性能各异，内部电路各不相同，但其内部电路的基本结构却大致相同。本节主要从使用的角度来介绍典型集成运放内部电路的组成、工作原理和性能，从而对集成运放有全面而深入地了解。

集成运放的内部电路可分为输入级、偏置电路、中间级及输出级4个部分。输入级由差动放大器组成，它是决定整个集成运放性能的最关键一级，不仅要求其零漂小，还要求其输入电阻高，输入电压范围大，并有较高的增益等。偏置电路用来向各放大级提供合适的静态工作电流，决定各级静态工作点。在集成电路中，广泛采用镜像电流源电路作为各级的恒流偏置。

中间级主要是提供足够的电压放大倍数，同时将输入级的0300-5.html" target="_blank" title="HI-0300-5">HI-0300-5双端输出在本级变为单端输出，以及实现电位移动等任务。输出级主要是给出较大的输出电压和电流，并起到将放大级与负载隔离的作用。常用的输出级电路形式是射极输出器和互补对称电路，有堂还附加过载保护电路。下面以国产第二代通用型集成运放F007（SG24、UA741）为例，对各部分电路的功用加以分析。

F007的电路原理图如图5-6所示。电路共有9个对外引线端，②、③为信号输入端，⑥为信号输出端，在单端输入时，②和⑥相位相反，③和⑥相位相同，故称②为反相输入端，③为同相输入端；⑦和④为正、负电源端；①和⑤为调零端；⑨和⑨（用于消除寄生自激振荡）为补偿端。

(1)输入级输入级的性能好坏对提高集成运放的整体质量起着决定性作用。很多性能指标，如输入电阻、输入电压（包括差模电压、共模电压）范围、共模抑制比等，主要由输入级的性能来决定。

在图5-6中，VTJ～VT7及Ri、R2、R3组成F007的输入级。其中，VT1～VT4组成共集一共基复合差动放大器（VTi、VT2为共集电路，VT3、VT4为共基电路），构成整个运放的输入电路。

差模信号由VTi、VT2的基极（②、③端）输入，经放大后由VT4、VT6的集电极以单端形式输出到中间级VT16的基极。VTs、VT6、VT7构成VT3、VT4的有源负载。

由VTi、VT2组成的共集电路输入电阻已经很高了，它们的发射极又串联有VT3、VT4共基电路的输入阻抗，使输入端②与③之间的差模输入阻抗比一般差动电路提高一倍，可高达1MQ。

(2)偏置电路在集成运放中，为了减少静耗，限制温升，必须降低各管的静态电流。而集成工艺本身又限制了大阻值偏置电阻的制作，因此集成运放多采用恒流源电路作为偏置电路。这样既可使各级工作电流降低，又可使各级静态电流稳定。F007中采用的恒流源电路是“镜像电流源”及“微电流源”电路。

如图5-6历示为F007的偏置电路，由VT8～VT13及心、Rs组成。图中共有3对镜像电流源，它们是VT8与VT9、VTio与VTl1、VT12与VT13（其中VTio与VT11是微电流源）。流过Rs的电流乐是VT12与VT13、VTio与VT11这两对电流源的基准电流。

(3)中间级中间级是由VT16、VT17组成的复合管共射放大电路，其输入电阻大，对输入级的影响小；集电极负载为有源负载（由恒流源VT13组成），而VT13的动态电阻很大，并且放大管的历艮大，因此中间级的放大倍数很高。

此外，在VT16、VT17的集电极与基极之间还加接了一只约30pF的补偿电容，用以消除自激。

(4)输出级F007的输出级主要由3部分电路组成：由VT14、VTi8、VT19组成的互补对称电路；由VTis、R7、R8组成的Ub。扩大电路；由VDi、VD2、R9、Rio组成的过载保护电路。信号从中间级的VT13、VT16(VTl7)的集电极加至互补对称电路两管的基极，放大后从⑥端输出。过载保护电路是为防止功放管电流过大造成损坏而设置的。