1.什么是运放?
电学中能够实现信号、功率放大的器件，称为放大器，英文为Amplifier。
以放大器为核心，能够实现放大功能的电路组合，称为放大电路。
2.运算放大器的分类
(1) 按工艺分类，即运放选择的元件类型，分为双极型、JFET 型和CMOS 型。
双极型具有：低输入阻抗、高速、低噪声、低失调、高耐压等特点。如常用的有LM358系列。
JFET 型具有：中等输入阻抗、中等噪声、失调大。
CMOS 型具有：高输入阻抗、噪声大、失调大、功耗低。常用的有LMV358系列
(2)按精度分类，通常看offset 和噪声分，分为通用型(mV 级失调)、高精度(uV级失调)和低噪声(把带宽提高了)。
(3)按速度分类，通常看带宽分，分为高速(100Hz 甚至GHz 以上)、中等速度(几十MHz)和低速(KMz或MHz)。
(4)按功耗分类，分超低功耗(nA级IQ)、微功耗(uA级IQ)和通用型(大于10uA以上)。
简单小结：
低功耗——IQ 小——速度慢——噪声大
高精度——VOS 小——IQ 大——低噪（结构或IQ 贡献）
高速度——IQ 大——低噪声（热噪声）
3.运算放大器内部框图
实际运放不是理想的，受到许多限制，为了理解和讨论这些限制的源头，需要立即运放的内部电路，下图是内部的简化框图。
这个电路包含三个级，输入级，中间级，输出级。
输入级的功能是放大输入差分Vp-Vn，并将其转换为单端信号。中间级进一步放大信号并提供频率补偿。输出级提供输出驱动能力。
输入级
输入级的对称性是其工作的关键。晶体管对 Q1-Q2和Q3-Q4尽可能地匹配。Q3是二极管连接的（将三极管连接成二极管，在电路中起温度补偿作用（温度升高，基极变低，从而稳定温度对Q4的影响），将发射级和基极连接）。这将迫使Q3中的集电极电流等于IC1。Q3和Q4的基发射极结是平行的，因此它们都看到相同的VBE。由于Q4与Q3匹配，其集电极电流也等于IC1。这个电路叫做电流镜。
电流源2IE分为Q1和Q2。这个划分取决于输入电压Vp和Vn。当Vp大于Vn时，Q1的电流大于Q2，IC1大于IC2。
Q3-Q4的电流镜作用导致IOUT1流入Q2-Q4的集电级。当Vn大于VP时，Q2的电流大于Q1，IC2大于IC1。Q3-Q4的电流镜动作导致IOUT1流出Q2-Q4的集电级。IOUT1是第一级输出的单端信号，与差分输入Vp-Vn成正比。IOUT1=gm1（Vp-Vn）。术语gm1被称为输入级的跨导。输入级是一个跨导放大器。
中间级
第二级将IOUT1转换为电压并提供频率补偿。如果IOUT1流入Q2-Q4的集电极-集电极结，则第二级输出电压被驱动为正。如果IOUT1从Q2-Q4的集电极-集电极结流出，则第二级输出电压被驱动为负。第二级是电阻放大器，第二级电容器CC提供内部频率补偿。它使增益随着频率的增加而降低。没有CC电容，在大多数应用中需要外部补偿，防止运算放大器振荡。
输出级
输出级是典型的AB类推挽放大器。Q6和Q7的发射极跟随器结构为输出负载提供电流驱动，具有单位电压增益。输出级是电流放大器。
54攻城狮，全网同名。记录硬件技术思考、个人成长。关注我公众号，一起交流成长。
