《你好，放大器》之五：2.0版的集成運放，有源負載替代了集電極電阻

最早的第二代集成運算放大器LM301
1967年：美國國家半導(dǎo)體公司推出 LM101，改善了許多重要問題，使集成電路運算放大器開始流行。

第二代集成運算放大器的標志是有源負載替代了集電極電阻，這使得第二代集成運算放大器的開環(huán)增益相對第一代集成運算放大器有極大的提高。

第二代集成運算放大器最早的產(chǎn)品式有現(xiàn)在還在用的LM301。LM301（當(dāng)時軍品型號為LM101）在1967年問世，這是一款除了需要外補償，其它的特性均與第三代集成運算放大器基本相同。

與μA709相比，LM301的頻率補償要比μA709簡單得多。

LM301內(nèi)部等效電路如圖。

LM301內(nèi)部等效電路

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由于在集成運算放大器中，NPN晶體管的性能優(yōu)于PNP晶體管的性能，在第二代集成運算放大器中還是避免過多的使用PNP晶體管。輸出級采用了準互補發(fā)射極跟隨電路的輸出級。PNP晶體管也僅僅用于輸入級的共射—共基差分放大電路的共基極差分放大電路。因此LM301內(nèi)部等效電路要比第三代通用集成運算放大器復(fù)雜。

第二代集成運算放大器采用了輸入級、中間放大級、輸出級的三級放大模式，開環(huán)頻率特性曲線穿越0dB時會超過180°，也就是說在單位負反饋（跟隨器狀態(tài)下）集成運算放大器將進入不穩(wěn)定的自激震蕩狀態(tài)。在實際應(yīng)用中需要進行頻率補償，使集成運算放大器不產(chǎn)生自激振蕩。

由于需要外設(shè)頻率補償電路，使得電子工程師在設(shè)計電路時感到麻煩，為了簡化電路設(shè)計，消除頻率補償設(shè)計的麻煩，從LM741以后的集成運算放大器將頻率補償做在集成運算放大器內(nèi)部—內(nèi)補償方式。

內(nèi)補償通用型集成運算放大器
1968年：飛兆半導(dǎo)體（即前文的仙童）公司推出 μA741，與 LM301 相比，μA741內(nèi)部增加了30pF的頻率補償電容。該產(chǎn)品第二來源眾多，迄今仍然在生產(chǎn)使用，它是有史以來最成功的運算放大器，也是極少數(shù)最長壽的IC型號之一。

通用型集成運算放大器是應(yīng)用最多、價格最便宜的一類集成運算放大器。μA741在1968年問世之后，從外補償?shù)絻?nèi)補償整整經(jīng)歷了3年，而從μA702到LM301僅僅用了2年。這類集成運算放大器的特點是綜合性能一般，但是對于一般應(yīng)用足夠用，成為經(jīng)典的集成運算放大器。

μA741典型參數(shù)為開環(huán)增益最小值20 000倍，輸入失調(diào)電壓典型值6mV，輸入失調(diào)電流典型值200nA，輸入偏置電流最大值500nA，輸入電阻典型值0.3MΩ。單位增益帶寬低于0.5MHz，輸出電壓擺動速率0.5V/μs。
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與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載

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系列之一：放大器簡史

摘要：運算放大器來源于電子線路，與電子技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。1904年，J.A.Fleming發(fā)明了真正的真空二極管，1906年，Lee De Forest發(fā)明了真空三極管，自此開創(chuàng)了電子技術(shù)時代。K2-W型運放是第一批商品化的運放……

系列之二： 真空管運算放大器的年代

摘要：1930年及后來的30年間，美國貝爾實驗室利用負反饋技術(shù)來改善放大器的性能。這導(dǎo)致了真空管運算放大器的問世，即應(yīng)用真空管負反饋放大器構(gòu)成通用的“運算放大器”……

系列之三：真空管運放的終結(jié)者—晶體管運算放大器

摘要：真空管運算放大器不僅體積大，而且功耗也很大，如M9型真空管運算放大器的最后一級的6L6陽極耗散功率約19W，加上燈絲耗電約6W，6L6上面的損耗可以達到20W以上，正因為如此，一旦有了體積小、耗電低的可替代產(chǎn)品，真空管運算放大器必將壽終正寢。導(dǎo)致真空管運算放大器壽終正寢的的是晶體管和晶體管運算放大器……

系列之四：IC時代來了，1.0版的集成運算放大器

摘要：真正讓運算放大器從陽春白雪，變?yōu)榇蟊娋梢詰?yīng)用的基本電子器件得益于通用型集成運算放大器的大量生產(chǎn)……

系列之六：那些技高一籌的集成運算放大器（1）

摘要：如果是特殊應(yīng)用，通用型集成運算放大器的性能就顯得不夠，需要選用特殊性能的集成運算放大器……

系列之七：那些技高一籌的集成運放（2）

摘要：書接上回，還有很多特殊性能的集成運算放大器以及新型集成運算放大器來滿足不同應(yīng)用的特殊需求……

系列之八：集成運放的理論挑戰(zhàn)—深度負反饋惹的禍

摘要：電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中，往往是說負反饋的優(yōu)點多，負反饋的缺點卻很少提及，頂多就是深度負反饋可能會引起自激振蕩。那么在實際應(yīng)用中應(yīng)用集成運算放大器受到了哪方面的電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中所學(xué)的理論的挑戰(zhàn)……

系列之九：為什么還是要集成運放—性能，性能

摘要：前面講了集成運算放大器和深度負反饋引入的優(yōu)缺點。似乎集成運算放大器并沒有什么優(yōu)勢，深度負反饋后也不是那么的理想。然而，在實際應(yīng)用中，根據(jù)實際應(yīng)用，恰當(dāng)選擇集成運算放大器和負反饋，集成運算放大器還是極具優(yōu)勢的，這是不容置疑的，除非集成運算放大器和負反饋選擇不恰當(dāng)。那么集成運算放大器都具有哪些優(yōu)勢呢……

系列之十：集成運放的優(yōu)勢—模擬之母

摘要：集成運算放大器可以完成“所有的”模擬電路功能，不管是線性的還是非線性的電路，只要是能想到的幾乎都能實現(xiàn)……

系列之十一：集成運放還有哪些好處？

摘要：在三類城市，集成運算放大器可以以0.8元的零售價買到四運算放大器（LM324），而小信號雙極型晶體管的零售價至少要0.2元，電阻的單價也要0.02~0.03元，電容器的單價也要0.1元或更高。這樣就可以看到前文曾提到的分立元件構(gòu)成的電路沒有競爭力……