IC 741运算放大器的基本概念及工作原理

Baekhyn0506 2022-12-06 22645

模拟技术

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描述

运算放大器是一种 IC（集成电路），它是具有差分i/p和单个o/p的直流耦合高增益电压放大器。在这种结构中，运算放大器产生的o/p电位通常比其i/p端子之间的电位差大很多倍。

运算放大器起源于模拟计算机，用于在多个线性、非线性和频率相关电路中完成数学运算。这种IC作为模拟电路中的基本构建块而流行是由于它的灵活性。如今，运算放大器是最常用的集成电路。这些IC的应用包括大量的工业、科学和消费设备。

运算放大器是差分放大器的一种，其应用非常的广泛。IC 741是一款看通用的运行放大器型号，它看起来像一个小芯片，但用处却是非常的大，本文带大家一起来了解下。

基本概念

741 IC运算放大器包括八个引脚，而最重要的引脚2,3和6，其中引脚2和3表示反相和非反相端子，引脚6表示输出电压。

IC 741由晶体管的各个阶段组成，通常具有三个阶段，如差分i/p、推挽o/p 和中间增益级，其主要功能是在各种电路中进行数学运算。

IC 741可以提供高范围的电压增益，并且可以在各种电压电平下运行，并且该功能允许该设备在各种积分器、求和型放大器等中实施。更具有短路时保护器件的特性，并具有内部频率补偿电路网络。该IC可制成三种形式，即8引脚SOIC封装、8引脚双列直插封装和O5-8金属封装。

差分放大器

IC 741运算放大器有反相（-）和同相（+）两种使用方式。

引脚配置

IC 741运算放大器的引脚配置如下所示，其中每个引脚的功能在下面的部分中有解释。

差分放大器

电源引脚：引脚4和7；4脚和7脚分别是正负电压供电端，IC运行所需的功率从这两个引脚接收。这些引脚之间的电压电平可以在5–18V的范围内。

输出引脚：引脚6；IC 741运算放大器的输出从该引脚接收。在此引脚接收的输出电压基于所使用的反馈方法和输入引脚的电压电平。当引脚6的电压值很高时，这对应于输出电压类似于+ve电源电压。同理，当6脚电压值较低时，对应输出电压与-ve电源电压相近。

输入引脚：引脚2和引脚3；这些是运算放大器的输入引脚。引脚2被视为反相输入，而引脚3被视为非反相输入引脚。当2脚电压值>3脚电压值时，即反相输入端电压值高，则输出信号为低电平。同理，当3脚电压值>2脚电压值时，即同相输入端电压值高，则输出信号为高电平。

偏移零引脚：引脚1和引脚5；如前所述，该运算放大器具有更高的电压增益水平。所以，即使在非反相和反相输入端的电压中由于构造过程中的异常或其他异常而发生的最小变化也会对输出产生影响，而为了克服这个问题，需要在引脚1和引脚5上施加电压偏移值，这通常由电位器来完成。

未连接引脚：引脚8；它只是一个用于填充IC 741运算放大器中空引脚的引脚。它与任何内部或外部电路都没有连接。

工作原理

典型的IC 741由包含11个电阻器和20个晶体管的电路构成，所有这些晶体管和电阻器都集成并连接为一个单片芯片。通过下图，可以轻松理解组件的内部连接。

差分放大器

在上图中，对于晶体管Q1和Q2，反相输入和同相输入对应连接。Q1和Q2晶体管都用作NPN发射极，其中这些输出连接到一对Q3和Q4晶体管。这些Q3和Q4作为共基放大器运行。这种类型的配置隔离了与Q3和Q4连接的输入，因此消除了可能发生的信号反馈。

运算放大器输入端发生的电压波动可能会影响内部电路电流，也会影响电路中任何晶体管的有效功能范围。因此，为了消除这种情况的发生，已经实施了两个电流镜。晶体管对（Q8、Q9）和（Q12、Q13）连接成镜像电路。

由于Q8和Q12晶体管是调节晶体管，它们为相应的晶体管对设置EB结处的电压电平。该电压电平可以精确地调节到毫伏的小数点，并且这种精度只允许必要的电流流向电路。

由Q8和Q9形成的一个镜像电路被馈送到输入电路，而另一个由Q12和Q13形成的镜像电路被馈送到输出电路。此外，由Q10和Q11形成的第三个镜像电路用作-ve电源和输入之间增加的阻抗连接。此连接提供了一个参考电压电平，表明对输入电路没有负载影响。

晶体管Q6与4.5K和7.5K电阻一起开发成电压电平转换器电路，将输入部分放大器电路的电压电平降低Vin，然后再传递到下一个电路。这是为了消除输出放大器部分的任何类型的信号变化。而Q22、Q15和Q19晶体管设计用作 A 类放大器，而Q14、Q20和Q17晶体管设计为741运算放大器的输出相位。

为了消除差分电路输入相位的任何一种异常，然后采用Q5、Q6和Q7晶体管形成具有Offset null +ve和-ve以及相应电平反相和非反相输入的配置。

规格参数

IC 741主要规格参数包括以下几方面内容：

电源：为了实现此运算放大器的功能，它需要最低5V的电压，最高可处理18V。

输入阻抗：范围约为2兆欧

输出阻抗：范围约为75欧姆

转换率：这也是为高频率范围选择运算放大器的关键属性。这被定义为输出电压/时间单位的最大变化。SR以伏特/微秒为单位测量，表示为： SR=dVo/dt。通过计算转换率，可以简单地知道运算放大器根据输入频率电平的变化而变化的输出变化。SR随着电压增益的变化而变化，这通常称为单位增益。运算放大器的转换率值始终稳定。因此，当输出值的斜率要求大于转换率时，就会发生失真。对于IC 741运算放大器，转换率为0.5V/微秒，这基本上是最小的。因此，该IC不像比较器那样用于增加频率范围。

电压增益：对于最小频率范围，电压增益为2,00,000。

输入偏移范围：输入偏移范围在2–6mV之间。

输出负载：推荐范围> 2千欧。

瞬态响应：这是在多种应用中选择运算放大器的关键方面。与稳态反馈一起，运算放大器包括实际电路的整个响应。在接收输出值之前达到稳定值的反馈部分称为瞬态响应。一旦达到这个值，稳定值就停留在那个点，因为这被称为稳定水平。该稳定阶段不基于时间。此瞬态响应的属性包括过冲百分比和上升时间。它与运算放大器的单位增益带宽成反比关系。

注意：为了使IC 741运算放大器用作电压放大器，建议增加输入阻抗和低输出阻抗值。

主要特性

IC 741运算放大器的特点主要包括以下几点内容：

输入阻抗在100千欧以上。

o/p低于100欧姆。

放大器信号频率范围为0Hz-1MHz。

失调电流和失调电压低。

电压增益约为2,00,000。

应用电路图

IC 741的主要应用包括加法器、比较器、减法器、电压跟随器、积分器和微分器。IC 741运算放大器的典型电路图如下所示。在下面的电路中，IC 741运算放大器用作比较器。即使将它用作比较器，但仍会观察到微弱信号，以便能够更简单地识别它们。

差分放大器

主要应用

目前有许多电子电路都是用IC 741运算放大器构建的，例如电压跟随器、模数转换器、采样和保持电路、电压到电流和电流到电压的转换、求和放大器等。IC 741运算放大器的部分应用包括以下内容：

使用IC 741运算放大器的可变音频振荡器。

基于IC 741运算放大器的可调纹波RPS。

使用IC 741运算放大器的四通道音频混合。

IC 741运算放大器和基于LDR的自动光控开关。

使用IC 741运算放大器的直流电压极性计。

使用IC 741运算放大器的电子房间温度计。

使用IC 741运算放大器的麦克风放大器。

IC 741运算放大器测试仪。

基于短路RPS保护。

使用IC 741运算放大器的热接触开关。

基于IC 741运算放大器的风声生成。

总结

以上就是关于IC741运算放大器数据表相关内容，其中包括引脚配置、电路图、规格参数、应用特性等内容，希望能够帮助大家更好的了解IC741运算放大器。

众所周知，运算放大器是一种固态集成电路，它是模拟电子电路的基本组成部分，可以完成不同类型的模拟信号处理任务。这些IC使用外部反馈来调节其功能，并且这些部件被用作各种电子仪器中的多用途设备。

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