问：为什么有这样多不同类型的运算放大器?
答：因为在不同的应用中有这样多的重要参数，还因为不可能使这些参数 同时都达到最佳。所以运算放大器可以根据速度、噪声(电压噪声、电流噪声或两者)、输入失 调电压和漂移、偏置电流和漂移及共模电压范围进行选择。与电源有关的其它选择因素还包括：输出功率、功耗、工作电压、环境温度范围和封装形式。不同的电路结构和制造工艺可对不 同的性能参数进行优化。
问：运算放大器在结构上有共同点吗?
答：有。大多数类型(电压输入)运算放大器都有三级结构，第一级是带有差分输 入和差分输出的输入级，具有高共模抑制；第二级是带有差分输入和单端输出的增益级，电 压增益很高，一般具有单极点频率响应；第三级是输出级，通常具有单位电压增益，结构框图如图4_1所示。
问：运算放大器在结构上有哪些不同点?
答：运算放大器在基本结构上有许多不同点。最主要的一点是输入级的结构。输入级几乎都是长尾对结构(一对放大器接成图4_2所示的形式)，但器件的选择对运算放大器输入参数的影响至关重要。为了避免对某种半导体器件的倾向性，这里给出的是热阴极电子管图，因为目前的热电子器件一般都不采用集成电路芯片构成输入级，而只有单片运算 放大器才具有由双极型场效应管(FET)构成的输入级。
由双极型晶体管构成的长尾对式差分放大器如图4_3所示。它的主要特点是噪声很低并且适当调整后失调电压也很低。另外，如果输入级的失调电压调整到最小，那么一定会有最小的失调漂移。它的主要缺点是受晶体管的发射极电流和基极电流比例的限制。另外，如果发射 极电流对输入级足够大以便有合适的带宽，那么基极电流(从而也使偏置电流)也要相当大(通用运算放大器为50～1 000 nA，高速运算放大器高达10 μA)。
反相输入端和同相输入端的偏置电流都是单极性的并且匹配得很好(两者之差称作失调电流)，其中偏置电流较小的一路随温度增加而减小。在许多应用中，使用精密匹配电阻进行补偿来提高偏置电流。图4_4示出一个偏置电流补偿电路，其中同相输入端偏置电流经过电阻RC(称作偏置补偿电阻)。RC用来补偿反相输入端偏置电流通过电阻R2时产生的压降。RC的标称值应该等于电阻R1与R2的并联值，调整RC将非零失调电流引起的误 差调至最小。这种偏置补偿仅当偏置电流匹配得很好的情况下才是有用的。如果匹配得不好，偏置补 偿电阻居然会引起误差。
如果规定的双极型输入级没有这么大的偏置电流，那么运算放大器的设计者可以采用不 同 形式的偏置补偿(见图4_5)。虽然采用相同的长尾对，但每个基极所需要的主要电流都是由 芯片内一个电流源提供
的。这样可使外部偏置电流减小到10 nA以下，不影响失调、温漂、 带宽或电压噪声，而且偏置电流随温度变化很小。
这种结构的输入级有两个缺点：一是电流噪声增加；二是外部偏置电流匹配得不好 (实际上，当芯片温度变化时，偏置电流可沿相反方向流动或改变极性)。对于许多应用来说，这两个缺点根本不算毛病。实际上，一种最常见的低失调运算放大器OP07就属于这种 结构，同样OP27，OP37和AD707，它们的失调电压都仅为15 μV。当运算放大器产品说明 中明确给出双极性偏置电流(例如±40nA)时，常常认为这种类型的放大器是偏置补偿放大 器。
在甚至几个纳安(nA)的偏置电流都不允许的情况下，通常用场效应管取代双极型晶体管 。在过去，MOSFET对运算放大器的输入级还存在一定的噪声，尽管现代半导体工艺正在克服这个缺点。另外还因为MOSFET失调电压也相当高，所以为了制造高性能低偏置电流的运算放大器，使用结型场效应管(JFET)作为输入级。典型JFET运算放大器输入级原理图如图4_6 所示。 JFET 的偏置电流与流过器件的电流无关，所以甚至宽频带JFET放大器可能有很低的偏置电流(几十皮安是常见的)，而且AD549在室温条件下保证偏置电流低于60 fA(每3 μs 一个电子)。 “在室温”这个条件是很重要的，此时JFET的偏置电流等于其栅极二极管的反向漏电流 ，而且硅二极
管的反向漏电流随温度每增加10°C大约增加一倍。JFET运算放大器的偏置电流随温度变化并不稳定。实际上在25～125°C温度范围内，JFET运算放大器的偏置电流能增 加到1 000倍以上(这对于MOSFET运算放大器同样适用，因为多数MOSFET放大器的偏置电流 等于其栅极保护二极管的漏电流)。
JFET 放大器的失调电压虽然在制造期间进行了调整，但是最小的失调不一定对应最小的 温度漂移。因此，JFET运算放大器的电压失调和漂移应该分别调整，这样调整的结果要比最佳双极型放大器的电压失调和漂移数值稍大一点(最佳JFET运算放大器的电压失调和漂移典型 值分别为250 μV和5 μV/°C)。但是ADI公司最近研究出一种新的专利调整方法，预期新一 代的JFET运算放大器将会得到极好的结果。
