运算放大器的四个基本构建模块应用笔记

运算放大器是模拟系统的主要组成部分。它们可以提供增益、缓冲、滤波、混频和多种数学功能。在系统图中，它们用一个有5个连接的三角形表示:正电源、负电源、正输入、负输入和输出(图1)。电源引脚用于为器件供电。例如，它们可以连接到5V，或者特别考虑连接到+10V和地。输出和输入之间的关系是直接的:

这意味着输出电压等于放大器的增益(A)乘以输入电压之差。许多工程师从来不需要知道这个神奇的三角形内部发生了什么。你有没有好奇过？有四个基本部分:偏置、2:1、增益和缓冲(图2)。在某些运算放大器器件中，这四个阶段可以合并，但这四个功能是最基本的。
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偏置部分提供其它3个部分所需的所有电压和电流。当你深入这一部分时，你会发现像带隙和电流镜这样的电路。带隙是提供恒定电压的小电路。尽管这看起来很简单，但即使电源电压或温度发生变化，电压也必须保持不变。这些影响可能比你预期的要大，所以必须计划好并消除它们。电流镜接收给定的电流，并将其复制到其他电路中。通过调整晶体管尺寸或并联放置多个反射镜，也可以适当调整这些电流。这种强大的技术允许运算放大器设计人员调整每一级的电流量。偏置部分通常消耗总电流的很小一部分，而缓冲级消耗最大的按需电流来驱动输出负载。

图一运算放大器的公共输入和输出引脚

图二运算放大器的四个内部模块

图三简单的2:1阶段