晶体管运算放大器的前世今生

运算放大器来源于电子线路，与电子技术的发展息息相关。

运算放大器是每位电子工程师必须研习的对象，为了给工程师们提供优质的电子工程知识，电源网有幸邀请国内权威运算放大器应用专家陈永真为大家讲授运算放大器的相关知识。陈永真，辽宁工业大学教授，长期从事电力电子技术的教学、科研工作。他所研制的“铁路客车荧光灯逆变器”唯一通过铁道部标准“TB/T2219-81”的全部测试，参加 过“十五”期间的国家“863”计划电动汽车重大专项“解放牌混合动力城市客车用超级电容器”项目，并出版电容和通用集成电路等相关领域的专著。下面请大家认真听陈永真教授的精彩课程吧！

3. 晶体管运算放大器

3.1 晶体管运算放大器的问世

1948年肖克莱发明了晶体管，使得电子技术开始进入了晶体管时代，随着晶体管制造技术的进步，晶体管的性能不断的提高，晶体管运算放大器也变为现实。到了1960年第一个晶体管运算放大器问世，真空管运算放大器的好日子开始逐渐的结束。

3.2 GAP/R推出了P65晶体管运算放大器

1960年，GAP/R推出了P65晶体管运算放大器，电路如图。

晶体管运算放大器“P56”（1960年）

电路做在约45×35mm的电路板上，很显然这个晶体管运算放大器的体积远小于真空管运算放大器；电源电压为±15V，也远低于±300V电压。

晶体管运算放大器“P56”一直沿用到1971年。

3.3 GAP/R的P45晶体管运算放大器

晶体管运算放大器“P56”的改进型“P45”电路如图：

P45晶体管与运算放大器电路

图中Q1、Q2 和Q3、Q4分别为晶体管差分对。

电路板如图：

晶体管运算放大器“P45”图片

P45晶体管运算放大器的开关电压增益为50 000倍，单位增益带宽为100MHz，1966年的售价为118＄。

3.4 GAP/R的PP65晶体管运算放大器

1962年，GAP/R将P65做成模块，即PP65晶体管运算放大器，如图：

GAP/R的PP65晶体管运算放大器模块

该模块将管脚间距定义在0.2英寸（5.08mm），这是一款仅具有7只引脚的运算放大器。

3.5 抑制温漂的运算放大器

为了减小晶体管运算放大器的直流漂移，GAP/R于1966年推出变容二极管桥（Varactor Bridge）电路的运算放大器，型号为SP2A，原理框图如图：

1966年：第一个使用变容二极管桥（Varactor Bridge）电路的运算放大器SP2A

SP2A的售价为227＄。

3.6 ADI的高速、宽带晶体管运算放大器模块独领风骚

在高速、宽带运算放大器领域ADI的晶体管运算放大器模块独领风骚。

1966年，ADI推出121模块，这是一款宽带直流运算放大器，具有25 000倍（88dB）开环电压增益和250V/μs的输出电压摆动速率。尽管这时集成运算放大器已经问世3年，但是具有如此高的电压摆动速率，那时的集成运算放大器还无能为力。

ADI的121模块1968年的售价为98＄。

ADI的121模块电路如图：

ADI的121模块电路

ADI的121模块的另一个特点是具有调零功能，这在P45、P65中是不具备的。

3.7 JFET输入级的晶体管运算放大器

双极型晶体管做为输入级的晶体管运算放大器的输入阻抗很低，要想提高输入阻抗最好的办法就是选用场效应晶体管做为输入级，1970年，ADI推出JFET输入级的45、44和48的JFET输入级的晶体管运算放大器，电路如图：

44和48的JFET输入级的晶体管运算放大器电路

精确到0.01%的建立时间为500ns，输出电压摆动速率为100V/μs。

3.8 晶体管运算放大器的薄膜化

树脂封装的晶体管运算放大器模块在一些应用中将受到限制，如军品、宇航产品等，需要一种可以满足上述要求的晶体管运算放大器，采用晶体管芯片、电阻裸片、电容裸片直接装配在陶瓷基板上将大大的减小电路的体积，提高电路的可靠性。ADI的HOS-50高速混合集成运算放大器电路。电路如图：

ADI的HOS-50高速混合集成运算放大器电路

管壳尺寸如图：

ADI的HOS-50高速混合集成运算放大器

ADI的HOS-50高速混合集成运算放大器具有100MHz带宽和精确到0.01%的建立时间为200ns。

3.9 将薄膜电路中的各元件集成到一个芯片中

ADI的HOS-50高速混合集成运算放大器居集成运算放大器仅有一步之遥。

试想要是把晶体管运算放大器的所有元件都集成在一个硅片中，不就成为集成运算放大器了吗！

当时的电子工程师还真的就那么想的。于是集成运算放大器闪亮登场，晶体管运算放大器的历史宣告结束。