集成运放的外形特点→ 基本组成电路框图 → 偏置电路 → 差分放大输入级 → 中间放大级 → 互补对称输出级。
1、集成运放的外形结构介绍
现在使用的运算放大器都是集成组件，应用最广泛的集成放大器是集成运算放大器（集成运放），最早用于模拟计算机，并由此而得名。随着技术指标的不断提高和价格的日益降低，作为一种通用的高性能放大器，目前已经广泛应用于自动控制、精密测量、通信、信号处理以及电源等电子技术应用的所有领域。
集成运放有金属圆壳式和陶瓷双列直插式等封装形式，如图5.1所示是集成运放f007和μa741的外形、管脚图。
图中：①、⑤、⑧——空脚
②——反相输入端
③——为同相输入端
⑥——为输出端
⑦——正电源端
④——负电源端
集成运放内部电路结构复杂，而对使用者来说，须掌握的是其主要性能及其连接和使用的方法，因而本章不再详细介绍其内部结构。在具体应用中，集成运放可视为一个高增益（80~140db）、高输入电阻、低输出电阻的多级直接耦合放大器，为了抑制零点漂移, 抵制温漂变化对电路的影响，输入级采用了差分放大电路。差分放大电路，有两个输入端和一个输出端。图5.2所示是集成运放的电气符号及其管脚标准接法。
集成运算放大器内部通常包括四个组成基本部分，如图5.3方框图所示。
2、偏置电路
主要作用：向各放大级提供合适的静态工作点。
各放大级对偏置电流和工作电流要求不同，差分输入级的偏置电流最小（ μa 级），且要求稳定。为此，偏置电路常采用各种电流源电路。应用最广泛的电流源是镜像电流源，另外还有比例电流源、微电流源等。
1.镜像电流源
如图5.4是镜像电流源电路。
i r = u cc − u be r ——基准电流
v t 1 、 v t 2 参数对称， i b1 = i b2 = i b ， i c1 = i c2 = i c
则 i c = i r −2 i b = i r −2 i c β
所以 i c2 = i c1 = i c = i r 1+ 2 β ≈ i r (β>>2)
2.微电流源
如图5.5是微电流源电路。
t 2 的发射极接入一个电阻 r e2 ， u be2 < u be1 ，使 i c2 << i c1 ≈ i r = v cc − u be r 。
由于 ic=is( e u be u t −1)≈is e u be u t
所以 u be1 − u be2 = u t ln( i c1 i c2 ⋅ i s2 i s1 )≈ u t ln i c1 i c2
由图5.4 u be1 − u be2 = i e2 r e2 ≈ i c2 r e2 则
r e2 = u t ln i c1 i c2 i c2
说明，若已知 i c1 （ ma 级）和 i c2 （ ma 级），可以求出 r e2 。
3、差分放大输入级
本级电路对于集成运放的质量和性能指标起决定作用，内部采用直接耦合方式。为了提高输入电阻，减少零点飘移，提高整个电路的共模抑制比，一般都是利用集成运放内部元件参数对称性，采用差分放大电路结构。它的主要作用是：抑制放大电路的零点漂移。
差分放大电路主要形式：基本形式、长尾式和恒流源式。这里主要介绍基本形式。
1.基本形式
如图5.6所示为基本形式差分放大电路。
工作原理：
电路中参数、电路结构完全对称，可以抑制温度变化对输出电压的影响，即抑制零点漂移。两管输入信号分别为 u i1 、u i2。
差模输入信号: u id = u i1 − u i2
共模输入信号: u ic = u i1 + u i2 2
u i1 = u ic + 1 2 u id = u ic + u id1
u i2 = u ic − 1 2 u id = u ic + u id2
可见，两个管子除了得到大小相等、极性相同的共模输入电压 u ic 外，还分别得到大小相等、极性相反的差模输入电压 ± 1 2 u id 。
①若 u i1 = u i2 ，两个管子只是输入共模信号，由于电路对称， u o = u oc = u c1 − u c2 =0 。
② u i1 ≠ u i2 ，可按上式进行信号分解，分别得到共模信号 u ic 和差模信号 u id 。
共模电压放大倍数: a uc = u oc u ic =0
差模电压放大倍数: a ud = u od u id
u c1 = a u1 u id1 = a u1 ⋅ 1 2 u id ， u c2 = a u2 u id2 = a u2 ⋅(− 1 2 u id ) ， u c1 =− u c2
因为电路完全对称, 所以
a u1 = a u2 = a u单
a ud = u od u id = u c1 − u c2 u id = 2 u c1 2 u id1 = a u单 =− β r c r s + r be
共模抑制比: k cmr =20lg| a ud a uc | ，用来描述差分放大电路对零漂的抑制能力。
理想时， a uc =0 ， k cmr =∞ 。
2.恒流源式差分放大电路
如图5.7所示为.恒流源式差分放大电路
v t 3 为固定分压式偏置电路， i c3 基本不受温度变化的影响，很稳定，是恒流源，其特性如图5.8所示。 v t 2 、 v t 1 对称， i c1 = i c2 = 1 2 i c3 也稳定，不会因为温度变化而同时增加或减小，因而抑制了共模信号的变化和零漂。
当输入共模信号时， v t 3 的c、e之间的等效电阻 r ce3 = δ u ce δ i c ≈∞ （即恒流源的等效电阻），起共模负反馈作用，使 a uc 减小；当输入差模信号时， v t 2 、 v t 1 对称， δ i c ≈0 ，两管的发射极之间 r w 中点（电位不变）为“交流地”， r ce3 不起任何作用，即不影响 a ud 。
恒流源式差分放大电路定量分析：
（1）静态分析
u r1 = r 1 r 1 + r 2 ⋅2 u cc
i cq3 ≈ i eq3 = u b3 − u beq3 r 3
i cq1 = i cq2 = 1 2 i cq3
u cq1 = u cq2 = u cc − i cq1 r c1 （对地）
i bq1 = i bq2 ≈ i cq1 β
u bq1 = u bq2 =− i bq1 r s （对地）
（2）动态分析
v t 3 构成的恒流源起共模负反馈作用和抑制零漂，因此 a uc =0 ；对差模输入信号没有任何影响。
r w ——调零电阻，差模输入时， r w 中点为“交流地”,对应的交流通路如图5.9所示。
a ud = u od u id = a ud单 = δ u c1 δ u id1 = −β r c r s + r be +(1+β) r w 2
r id =2[ r s + r be +(1+β) r w 2 ]
k cmr =20lg| a ud a uc |=∞
4、共射放大中间级
中间级主要作用——电压放大。
要求电压放大倍数要高，一般采用有源负载的共射放大电路。为了提高放大倍数，并减小对输入级的影响，放大管往往采用复合管。
如图5.10是一个有源负载复合管共射放大电路。
v t 3 与 v t 4 ——镜像电流源，等效电阻值很大。
两个npn型三极管 v t 1 与 v t 2 复合构成npn：
β≈ β 1 ⋅ β 2 ， r be = r be1 +(1+β) r be2 ，
因此，本级的电压放大倍数很大。
5、互补对称输出级
为减少输出电阻，提高电路的带负载能力，集成运放输出级通常采用互补对称功放电路。此外，输出级还附有保护电路，以防意外短路或过载时造成损坏。