IC 741（运算放大器）基础知识 |电路工作 |特征

简介：

运算放大器广泛用于我们的音频放大器、计算机内部（即 DAC 和 ADC 等）、仪表放大器（即用于传感行业）、比较器、振荡器、滤波器、对数和 Antilog 放大器、V-I 和 I-V转换器、积分器、微分器、555定时器内波发生器等

您有没有想过运算放大器 (IC 741) 内部的基本内容是什么？，它是如何配置来执行上述各种功能的，它的特点是什么。希望这篇文章能给大家提供有关运算放大器的基础知识。

顾名思义，OPERATIONAL AMPLIFIER，你对OPERATIONAL这个词怎么看？如果您正在考虑数学运算，那么您是对的。它是一种最初设计用于执行数学运算（即加法、减法、积分和微分）和处理模拟信号的设备。通过添加合适的外部组件，现代运算放大器可用于上述各种应用。它也可以用于放大交流和直流信号，AMPLIFIER 这个词是指增加信号的强度。

它是由差分放大器组成的非常高增益的放大器，由电平转换器和输出级组成。运算放大器基本上是晶体管的配置，具有合适的电阻值。

让我们简要回顾一下 IC 741：

1965 年，飞兆半导体推出第一代运算放大器 uA709。它有几个缺点，需要外部组件对其进行保护。缺点是：没有短路保护、闩锁问题、频率补偿问题，需要外部元件（即2个电容和一个电阻）。

1968 年，Fairchild 推出了 uA741 内部补偿财产。与uA709不同，它没有闩锁问题，具有短路保护和频率稳定性。 uA741又称二代运放。

IC 741的IC标识和引脚配置

从现在开始，许多制造商都在生产 741 运算放大器。我们如何识别 741 运算放大器是由特定制造商制造的。许多运算放大器是通过使用七个字符的 ID 代码来识别的。例如

首先，前缀标识特定的制造商。其次，指示符告诉我们两件事（（i）三位数字标识运算放大器的类型。（ii）最后一个字母表示特定运算放大器的工作温度）。第三，后缀表示包的类型。

引脚 7 和引脚 4 用作电源引脚，引脚 7 连接正极电源，引脚 4 连接负极电源。它有两个输入（即一个是反相输入引脚 2，另一个是非反相输入引脚 3）。引脚 1 和引脚 5 是偏移零引脚，在这些端子之间连接一个电位器（典型值为 10k）以将输出设置为零。引脚 8 与运算放大器的内部电路没有连接，它是为完全填充标准 8 引脚封装 IC 而设计的。

IC741 运算放大器的内部电路：

基本上，741 双极晶体管运算放大器 IC 包含 20 个 BJT 晶体管。现在要了解内部电路，让我们将电路分成不同的块。

蓝色框包含一个差分放大器。
红色框出的方块是当前镜像。
洋红色勾勒出的方块，由A类放大器（即电压放大器）组成
以绿色和青色勾勒的模块由电平转换器和输出放大器（即 AB 类放大器）组成。

现在让我们了解每个块：

差分放大器首先包括一个匹配的NPN射极跟随器Q1和Q2，提供高输入阻抗并提供增益，其次是一个匹配的共基极Q3和Q4 PNP晶体管，用于驱动有源负载Q7、Q5和Q6。 Q5 和 Q6 是匹配对，对偏移零输入信号执行差分放大器的功能。 Q5 和 Q6 的电流通过改变连接在输入引脚 1 和 5 之间的 10k 电位器来控制。晶体管 Q1 和 Q3 串联级联，Q2 和 Q4 也级联，当输入应用于其输入端子时，可提供高增益。差分放大器还具有抑制共同信号（即两个输入端共同的噪声）的能力。

电流镜由（Q8-Q9）和（Q12-Q13）组成，配置为Wilson电流镜。然而，晶体管 Q10-Q11 被配置为更宽的电流镜，这些电流镜保持电路的恒定静态电流以实现稳定运行。

A 类放大器由两个 NPN 晶体管 Q15 和 Q19 组成，它们被配置为达林顿对并提供电压增益，晶体管 Q22 用于防止向 Q20 提供过电流（即接收来自公共集电极达林顿对的电流的灌电流晶体管） .

晶体管Q16连同4.5k和7.5k电阻（称为电压电平转换器），该电路用于防止输出信号失真。现在输出级的放大器在一个 AB 类放大器中（由 Q14、Q17 和 Q20 组成）。 Q14 和 Q20 是一款互补的 AB 类放大器，它提供的输出阻抗为（通常为 50-75 欧姆）并提供电流增益。而 Q17 限制输出端的电流。

来自电流镜（Q8 和 Q9）的电流被分为由 (Q1-Q3) 和 (Q2-Q4) 组成的差分放大器。现在来自公共基极晶体管 (Q3&Q4) 的电流与更宽的电流镜 (Q10&Q11) 的电流相加，Q7 用于驱动 Q5 和 Q6。静态电流在 Q16 中设置，Q19 由威尔逊电流镜 (Q12&Q13) 设置。 30pF 的值用于频率补偿。

运算放大器的配置（IC 741）：

运放的两种主要配置

1) 开环配置：在此配置中，741IC 可用作非常高增益的放大器。在开环中，理想情况下增益是无限的，因此输出将在正电源电压或负电源电压下饱和。这种开环系统具有三种基本配置：

a) 差分放大器：
b) 反相放大器：
c) 同相放大器：

2) 闭环配置：在此配置中，它连接为负反馈布置。反馈网络是通过一个电阻（即无源元件）

a) 同相放大器：输入应用于同相输入端。增益可以使用电阻器的值来计算。 Rf为反馈电阻。

Av=1 + (Rf / R1)

b) INVERTING AMPLIFIER：输入应用于反相端。

Av=– (Rf / R1)

c) DIFFERENTIAL AMPLIFIER：在此输入中应用在两个输入上，这将放大两个输入之间的差异。

平均=

d) VOLTAGE FOLLOWER：这是一种使用同相放大器的装置，在这种情况下，我们不会通过电阻器提供反馈，而是将反馈 Rf 短路并打开 R1。反馈电路的增益将减小到（Av=1），用作缓冲器。在这种情况下，输出等于输入。例如，在仪表放大器中使用，从传感器中选取非常小的信号（即，以 mV 为单位）。