F007电路分析解析

F007是通用型集成运放，其电路如图5.4.3所示，它由±15 V两路电源供电。从图中可以看出，从+VCC经T12、R5和T11到-VCC所构成的回路的电流能够直接估算出来，因而R5中的电流为偏置电路的基准电流。T10与T11构成微电流源，而且T10的集电极电流IC10等于T9管集电极电流IC9与T3、T4的基极电流IB3、IB4之和，即IC10= IC9+IB3+IB4；T8与T9为镜像关系，为第一级提供静态电流；T13与T12为镜像关系，为第二、三级提供静态电流。F007的偏置电路如图中所标注。将偏置电路分离出来后，可得到F007的放大电路部分，如图5.4.4所示。根据信号的流通方向可将其分为三级，下面就各级做具体分析。

图5.4.3　F007电路原理图

1.输入级

输入信号ui加在T1和T2管的基极，而从T4管（即T6管）的集电极输出信号，故输入级是双端输入/单端输出的差分放大电路，完成了整个电路对地输出的转换。T1与T2、T3与T4管两、两特性对称，构成共集-共基电路，从而提高电路的输入电阻，改善频率响应。T1与T2管为纵向管，β大；T3与T4管为横向管，β小但耐压高；T5、T6与T7管构成的电流源电路作为差分放大电路的有源负载；因此输入级可承受较高的差模输入电压并具有较强的放大能力。

T5、T6与T7构成的电流源电路不但作为有源负载，而且将T3管集电极动态电流转换为输出电流ΔiB16的一部分。由于电路的对称性，当有差模信号输入时，ΔiC3= -ΔiC4，ΔiC5≈ ΔiC3（忽略T7管的基极电流），ΔiC5= ΔiC6（因为R1= R3），因而ΔiC6≈ -ΔiC4，所以ΔiB16= ΔiC4-ΔiC6≈ 2ΔiC4，输出电流加倍，当然会使电压放大倍数增大。电流源电路还对共模信号起抑制作用，当共模信号输入时，ΔiC3≈ ΔiC4，而ΔiC6= ΔiC5≈ ΔiC3（忽略T7管的基极电流），ΔiB16= ΔiC4-ΔiC6≈ 0，可见，共模信号基本不传递到下一级，提高了整个电路的共模抑制比。

此外，当某种原因使输入级静态电流增大时，T8与T9管集电极电流会相应增大，但因为IC10= IC9+IB3+IB4，且IC10基本恒定，所以IC9的增大势必使IB3、IB4减小，从而使输入级静态电流IC1、IC2、IC3、IC4减小，最终保持它们基本不变。当某种原因使输入级静态电流减小时，各电流的变化与上述过程相反。

图5.4.4　F007电路中的放大电路部分

综上所述，输入级是一个输入电阻大、输入端耐压高、对共模信号抑制能力强、有较大差模放大倍数的双端输入/单端输出差分放大电路。

2.中间级

中间级是以T16和T17组成的复合管为放大管、以电流源为集电极负载的共射放大电路，具有很强的放大能力。

3.输出级

输出级是准互补电路，T18和T19复合而成的PNP型管与NPN型管T14构成互补形式，为了弥补它们的非对称性，在发射极加了两个阻值不同的电阻R9和R10。R7、R8和T15构成UBE倍增电路，为输出级设置合适的静态工作点，以消除交越失真。R9和R10还作为输出电流io（发射极电流）的采样电阻，与D1、D2共同构成过流保护电路，这是因为T14导通时R7上电压与二极管D1上电压之和等于T14管b-e间电压与R9上电压之和，即

当io未超过额定值时，uD1＜UON，D1截止；而当io过大时，R9上电压变大使D1导通，为T14的基极分流，从而限制了T14的发射极电流，保护了T14管。D2在T18和T19导通时起保护作用。

在图5.4.3中，电容C的作用是相位补偿；外接电位器Rw起调零作用，改变其滑动端，可改变T5和T6管的发射极电阻，以调整输入级的对称程度。读者可参阅本节对图5.4.1所示电路的定量分析，自行分析F007电路的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数。其电压放大倍数可达几十万倍，输入电阻可达2 MQ以上。

思考题

5.4.1　集成电路为什么要采用直接耦合方式？

5.4.2　运放的输入级与输出级各采用什么电路形式？它们对运放的性能带来什么影响?(www.xing528.com)

5.4.4　F007型运放电路由哪几部分组成?各部分的作用如何?

5.4.5　BJT型运放F007的偏置电路由哪些器件组成，电路中电流源电路各起什么作用?

5.4.6　试说明BJT型F007的输入级、电压放大级和输出级电路的基本形式。电路中有哪些保护电路?

习　题

5.4.1　比较图题5.4.1所示两个电路，分别说明它们是如何消除交越失真和如何实现过流保护的。

图题5.4.1

5.4.2　图题5.4.2所示为简化的高精度运放电路原理图，试分析：

图题5.4.2

（1）两个输入端中哪个是同相输入端，哪个是反相输入端；

（2）T3与T4的作用；

（3）电流源I3的作用；

（4）D2与D3的作用。

5.4.3　通用型运放F747的内部电路如图题5.4.3所示，试分析：

（1）偏置电路由哪些元件组成?基准电流约为多少?

（2）哪些是放大管?组成几级放大电路?每级各是什么基本电路?

图题5.4.3