运放原理图解析

虽然我们学过三大放大电路，在实际应用中，直接使用三大放大电路的情况很少。大多数情况都是采用运放搭建的，运放使用起来真是很方便。但是，运放到底是如何制成的呢？我们先来看一张经典的运放LM741。
 

上图中外围电路构成的是正相比例放大电路

外围电路非常简单，这里就不赘述了。 但是，看到上面运放的原理图，不少同学直呼头大。 这么复杂，根本无从下手啊。 很多课程中，只讲运放的应用，也不会涉及这些内容。 就会让很多人觉得不是很舒服，对于一个天天要使用的东西，总是不明白他的原理。

今天开始，我带大家来解析这张电路图。 再复杂的电路，也是有分析方法的。 最关键的是，你不要被它吓到，其实最核心的还是我们前面介绍过的三极管放大电路。

01—镜像电流源

我们先来看最简单的镜像电流源

从上面的电路中，很容易得到

在β很大的情况下，输出电流和输入电流基本相等。 这是一个很好的特性。 可以让我们用输入的电流来控制输出的电流。

02—微电流源

上面这个电流源我们稍微进行定量分析一下，假设运放的正负电源是30V，又因为在芯片中，做不了大电阻，一般最大只有几K，那么，在电流源的输入端，电流一般是mA级别的。 那如果我们需要uA级别的电流呢？

接下来，我们来看改进的电流源。

在T2的射极处加一个电阻R 和 ，我们来进行推导

根据三极管基极电流公式：

变形后得到：

带入上面的公式，可以解得

现在我们假设输入电流为1mA，输出电阻需要10uA，其中UT为常量26mV，计算得到R和 = 120Ω。

这样，我们就得到了一个10uA的电流源。

为什么需要这么小的电流源呢？ 一般还是基于功耗考虑，不能让能量都消耗在了运放上面。

03—含有电流源的放大电路

在放大电路中，加入电流源还有什么好处吗？

我们将电流源加到经典的共射放大电路中来看看。

整理后得到动态等效电路

把RC换成电流源后，动态等效图没有改变，就是用rCE2取代了原来的R C 。 这里的rCE2会明显大于原来的R C ，这样电路的放大倍数就被提高了。 并且，电流源还给放大管给配置好了静态电路。

04—再看运放原理图

再看我们的运放原理图

很容易，能看出来Q4和Q9组成了镜像电流源，Q10和Q11组成了镜像电流源，Q13，Q12和R4组成了微电流源。

再看从Q12到R13到Q12的路径，大概可以计算出它的电流是730uA。 那么Q11的集电极输出也是730uA。

再计算微电流源的电流，大概为19uA。

计算这个，稍微有点难度，因为是一个超越方程。 可以用软件进行模拟，或者自己写个小程序来计算。

知道了上面电流源的作用后，我们将电路进行简化。

这样看，电路结构清爽了不少。

剩下的电路，逻辑结构就很清晰了，三级结构出来了，前面是差分输入，中间是放大，最后是输出结构。

关于输入和输出，如果有小伙伴不是很懂，我们会在后面继续进行讲解。

05—结尾

今天，运放原理图的解析，就讲到这里了，不知小伙伴们看懂没有。 如果觉得我讲得不好，欢迎拍砖，在后台给我留言即可。

另外，三极管在模拟电路中，除了放大，还有很多其他用处。 最典型的就是利用它r那静态电阻小，动态电阻大的特点。 上面含有电流源的放大电路中，其实就是利用到了三极管的这一点。