运放内部电路结构及仿真

运放内部电路结构及仿真

运放（运算放大器）是电子工程领域的重要基础元件，其内部电路结构复杂且精妙。本文将深入解析741运放的内部电路组成，包括输入级、达林顿放大级和输出级，并通过数学公式推导输入输出关系。此外，文章还将通过仿真展示运放的频率响应特性，并解释补偿电容的作用。

运放内部电路结构

下图为741运放的简化图，分为输入级，达林顿放大级，输出级。输入输出级上都有恒流源。

1.1 输入级

重要的关系式：ic1=ic3=ic4，得出：io=ic4-ic2 即 io=ic1-ic2，又有ic1+ic2=IA，

又根据三极管的饱和电压和热电流VT的关系得出：ic = Is * exp ( Veb / VT )

所以ic1 / ic2 = exp [ (Vn-Vp) / VT ] 联立上面的几个关系式得出

io=IA*Tanh[ (Vn-Vp) / 2VT ]

这样也从上面的io输出可以看出当Vn=Vp的时候，理论上来是io应该是0的，

运放内部电路仿真

下面是一个741运放的内部原理图，输入500hz的正弦波，放大倍数为10倍（1+9k/1k），输出幅度为10v的500hz正弦波。

图：uA741内部电路仿真

图：uA741的输入与输出波形

运放内部的补偿电容

注意到运放内部电路都有一个频率补偿电容，上图中就是C1，30p，这个电容就是补偿运放零点的，如果不加这个电容那么就会产生一个零点。

如下图所示：

图：无补偿电容时的幅频曲线

加上这个30p电容后

图：有补偿电容时的幅频曲线

原文链接：

https://blog.csdn.net/weixin_38345163/article/details/120500870

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