IC 741运算放大器基础，特性，引脚配置，应用

在本教程中，我们将学习一个非常流行的设备称为IC 741运算放大器。我们将了解运算放大器的一些基础知识，IC 741运算放大器的封装和引脚，重要的规格和特性，一对著名的IC 741电路(逆变和非逆变放大器)和一些常见的应用。

运算放大器简介“，

运算放大器，也称为运放或运放，是一种主要为进行模拟计算而设计的集成电路。它有一个非常高的电压增益，通常是10的数量级⁵(100分贝)。

虽然它们最初被设计用于执行数学运算，如加、减、积分、微分等，(因此得名运算放大器)，通过使用外部组件，如电阻和电容，创建所需的反馈机制，它也可以用作放大器和许多其他功能，如滤波器，比较器等。

运算放大器集成电路已成为几乎所有模拟电路不可或缺的一部分。在这篇文章中，我们将看看最常用的运算放大器之一:IC 741运算放大器。

要了解更多关于运算放大器，请访问这个页面:运算放大器的基本知识

IC 741运算放大器(运算放大器)

741运放IC是一个单片集成电路，由一个通用运放组成。它最早是由仙童半导体公司在1963年制造的。数字741表示这个运算放大器IC有7个功能引脚，4个引脚能够接受输入和1个输出引脚。

IC 741运放可以提供高电压增益，可以在大电压范围内工作，这使它成为积分器、求和放大器和一般反馈应用的最佳选择。它还具有短路保护和内置的内部频率补偿电路。这款运算放大器IC有以下几种形式:

• 8 Pin DIP封装
• TO5-8金属罐包装
• 8针SOIC

注意:上图中第一个8针DIP封装IC的制造商是意法半导体，第三个8针SOIC格式IC的制造商是德州仪器。我们找不到第二个TO5-8金属罐封装IC的制造商信息。

IC 741运算放大器的引脚及其功能

下图展示了IC 741在8脚DIP和TO5-8金属罐封装中的引脚配置和内部框图。

下面我们来看看741 IC不同引脚的功能:

• Pin4 & Pin7(电源):Pin7为正压供电端子，Pin4为负压供电端子。741集成电路从这些引脚中获取运行电源。这两个引脚之间的电压可以在5V到18V之间的任何地方。
• Pin6(输出):这是IC 741的输出引脚。该引脚上的电压取决于输入引脚上的信号和所使用的反馈机制。如果输出是高的，这意味着输出的电压等于正的电源电压。类似地，如果输出是低的，这意味着输出的电压等于负的电源电压。
• Pin2和Pin3(输入):这些是IC的输入引脚，Pin2是逆变输入，Pin3是非逆变输入。如果Pin2处的电压大于Pin3处的电压，即逆变输入处的电压较高，则输出信号保持较低。同样，如果Pin3处的电压大于Pin2处的电压，即非逆变输入处的电压高，则输出高。
• Pin1和Pin5(偏移量Null):由于741运算放大器提供了高增益，即使是由于制造过程中的不规律或外部干扰造成的逆变和非逆变输入电压的微小差异，也会影响输出。为了消除这种影响，可以在pin1和pin5处加一个偏移电压，通常使用电位器。
• Pin8 (N / C):这个引脚没有连接到741 IC内部的任何电路，它只是一个用于填补标准8引脚封装中的空白空间的假引线。

规范

以下是IC 741的基本规格:

• 电源:最低电压5V，耐压18V
• 输入阻抗:约2米Ω
• 输出阻抗:大约75Ω
• 电压增益:低频(200v / mV) 200000
• 最大输出电流:20马
• 推荐输出负载:大于2 KΩ
• 输入补偿:范围在2毫伏和6毫伏之间
• 转换速率:0.5V/µS(这是运算放大器检测电压变化的速率)

高输入阻抗和非常小的输出阻抗使IC 741成为一个接近理想的电压放大器。

注意:以上提到的规格是通用的，可能因制造商而异。要获得准确的信息，请参阅数据表。

IC 741的内部原理图和工作原理

标准的741运算放大器由一个包含20个晶体管和11个电阻的电路组成。所有这些都被集成到一个单片芯片中。下面的电路说明了这些元件的内部连接。

逆变和非逆变输入分别连接到两个NPN晶体管Q1和Q2。这两个晶体管都表现为NPN发射极跟随器，它们的输出被馈送给一对PNP晶体管Q3和Q4，这对晶体管被配置为共基放大器。这种配置隔离了两个输入，并防止可能发生的信号反馈。

运放输入端的电压波动会影响内部电路中的电流流动，它可能会超出电路中任何晶体管的有源工作范围。为了防止这种情况发生，使用了两个当前镜像。

晶体管对Q8、Q9和Q12、Q13排列形成两个电流镜像电路。晶体管Q8和Q12是控制晶体管，它设置对应对中另一个晶体管的发射极基极电压。

这个电压被精确地控制到毫伏的分数，以便只允许所需的电流流动。由Q8和Q9形成的第一电流镜耦合到输入电路，由Q12和Q13形成的第二电流镜耦合到输出电路。

第三个电流镜由晶体管Q10和Q11构成，作为输入电路和电源负极之间的高阻抗连接。它在不加载输入电路的情况下提供一个参考电压，并在输入共基极放大器电路上设置PNP晶体管所需的轻微基极偏置电流。

晶体管Q6连同电阻4.5 KΩ和7.5 KΩ形成电压电平移位电路，它从输入放大器电路降低1V的电压，然后将其发送到后续电路。这样做是为了防止输出放大器级的信号失真。

晶体管Q15, Q19和Q22被配置为a类放大器，晶体管Q14, Q17和Q20形成741运算放大器的输出级。

为了平衡输入差分电路的任何不规则，晶体管Q5, Q6和Q7被用来形成一个安排，接受两个输入(Offset null(+)， Offset null(-))，并相应地平衡逆变和非逆变输入。

增益与频率特性

运算放大器IC 741的增益不是恒定的，它随输入信号的频率而变化。下图说明了两者之间的关系:

你可以观察到，当运放工作在10Hz以下的频率时，增益保持在200,000左右不变。随着输入信号频率的增加，增益减小，在10万赫兹附近接近单位。

IC 741的开环配置

使用运算放大器最简单的方法是在开环条件下操作它。

741运算放大器电路

我们将看看使用IC 741的两种不同电压放大器电路。

基于741运算放大器的逆变放大电路

下图是一个使用741 IC和两个电阻的逆变放大器的电路图。

这种排列被称为反转，因为它放大和反转了输入信号的极性(观察输入和输出的波形)。电阻R2是反馈电阻。放大器的增益由公式给出:

获得(一个_V) = - (R₂/ R₁）

负号表示输出波形的极性颠倒。通过调整R的值₁和R₂可以达到预期的放大效果。

基于741运算放大器的非逆变放大电路

下图是一个使用741 IC和两个电阻的非逆变放大器的电路图。

这种安排被称为非反转，因为它放大了输入信号，同时保持相同的极性。放大器的增益由公式给出:

获得(一个_V) = 1 + (r₂/ R₁）

通过调整R的值₁和R₂可以达到预期的放大效果。

如果反馈电阻R的值₂设为0，增益等于1，运算放大器配置表现为“单位增益缓冲器”或电压跟随器。

应用程序

以下是IC 741运算放大器在不同用例中的应用:

• 放大器:741 IC主要用于放大不同频率的信号，范围从直流到更高的无线电频率。它也用于滤除不需要频率信号的频率选择放大器，例如立体声和高保真系统中的音调控制系统。
• 计算:许多执行数学运算的电子电路，如积分，微分，夏等使用741运算放大器。
• 整流器:用于整流器的普通二极管存在电压降，不适合用于高精度信号整流器。741 IC可以配置为一个理想的二极管，即完全没有电压降，可以用于精确的整流电路。
• 振子:运算放大器IC 741被用作函数发生器中的振荡器，以创建不同的输出波形，如正弦，正方形，三角形等。它也用于脉冲宽度调制器(PWM发生器)
• 比较器:741 IC可以用来比较电压信号，并确定它们是否几乎相同的电压。这可用于电压调节器和信号比较器。
• adc和dac:运算放大器可用于创建数字到模拟转换器，它可以从计算机或微控制器获取数字二进制输入，并创建相应的模拟信号。同样，它也可用于模拟数字电路中。

结论

完整介绍了IC 741运算放大器。学习了运算放大器的基础知识，IC 741运算放大器的封装和引脚信息，重要的规格和特性，几个著名的IC 741电路(逆变和非逆变放大器)和一些常见的应用。