讲透有史以来广受欢迎的运算放大器μA741（3）

这篇文章，我们来分析一下电源及输入级几个管子的工作状态。

我们下面来看一下，N管和P管的放大接法（恒流源接法）。大家可以看一下，如果负载阻值不超过一定的值，那么Q2和T2就一定是处于放大状态的，这个时候满足Ic = β*Ib这个关系。当负载阻值RL比较大的时候，Vcc/(Rf+RL)能够提供的电流值小于了恒流值，这个时候三极管就会处于饱和状态。那么uA741这个管子里面，从接法上看，T1、T2 、Q3、Q4这四个管子都是放大状态接法，它们具体是工作在什么状态呢？

前面的分析中，我们把IN+和IN-都接到了地上，我们假定此时运放输出的电压为零。下面我们来看一下，如果把IN+和IN-这两个管脚都接到+5V上，这个时候运放的输出会有什么变化？T1、T2这两个管子的工作状态会有什么变化？

从前面的分析可以看出，Q3和Q4这两个管子存在的意义就是引出Ib反馈电流。如果两个输入端的电压都调整成+5V，对于T1、T2这两个管子的Ic和Ib之间的比例关系会发生变化么？这个分析就取决于D点电位在这种状态下是如何变化的。这个时候，运放分析起来就相对比较复杂。我们这里采用极限分析法，可以假定一种极端的情况，如果给IN+和IN-这两个端口都加上电源电压VCC，这个时候T1和T2的Ib电流肯定是加大的，因为T1、T2的Ib和Ic之和是一个定值，所以流经T1、T2这两个管子的Ic之和肯定减小。那么T1、T2这两个管子肯定往饱和方向移动。那么同样的，Q3、Q4也会往饱和方向移动，T1、T2的Vce和Q3、Q4的Vce都在变小，那么这个时候F点的电压也就会上升，这种因为输入电压变化导致的输出电压的变化，我们称之为失调电压。因为T1和T2的Ic和Ib是200倍的放大关系，所以我们认为即使有影响，这个影响也是很小的。那么也就是说T1、T2的Ic电流之和变化很小，也就是T1、T2这两个N管的负载基本不变，那么也就是说T1、T2这两个管子一直工作在放大状态。

实际的工作状态应该是这样的，当T1、T2的Ib增大的时候，意味着Vbd和Vcd的压差在增大，那么这个时候，T1和T2的Ic也要增大。问题是我们前面提到过，这两个电流之和是一个定值，等于T3的Ic。

所以这里只能Vd的电位增加，那么自然Vbd和Vcd之间的压差变小了。那么也就是说Vd这里是一个浮动的电压，在不同的输入电压下呈现不同的值。

Q3、Q4这两个P管，因为它们的放大倍数没有T1、T2大（我们假定N管放大倍数是200倍，P管放大倍数是50倍），但是它们Ic电流也是相等的。所以Q3、Q4这两个管子这两个管子的Ib电流要大一些，这里主要是增强反馈回路的作用。

下面我们来看一下运算uA741这个运算的放大过程。我们说Q3、Q4的基极电位是相同的。当Vin+大于Vin-的时候，那么流过T1和Q3的Ic电流是要大于T2和Q4的Ic电流的。这个也很好理解，因为Vab大于Vac，而AB回路和AC回路上的是两个相同的PN节。相同的PN节，加上不同的开启电压，那么自然Ib电流是不同的。Ib电流不同，那么自然Ic电流也是不同的。如果Vab大于Vac，那么流过T1和Q3的Ic（I1）是要大于流过T2和Q4的Ic（I2）的，这两个电流值发生变化，就会导致T5的C极电压发生变化，T5的C极电压也就能反映IN+和IN-之间的压差。那么这样也就可以给中间级（增益级）提供放大信号输出。