今天繼續了解輸入阻抗問題，觀察下圖:

阻抗

了解之前先做以下約定：

1.紅框代表信號源，內阻由電阻分壓代替。

2.黑框代表運放器，電阻代表共模阻抗即運放輸入腳對地的電阻。

3.IN+/IN- 代表運放的兩個輸入腳中的一個。

4.A 點代表信號源的輸出信號，運放的輸入引腳。

首先考慮在我們沒有接運放時，A點輸出電壓為6V,當接入如圖所示的阻抗時電壓還是6V嗎？共模電阻和紅框內對地電阻并聯，阻值變小，相當于5k，通過計算可以求得A點電壓變為4V，這樣A的值發生了改變，試想一下這樣的信號接入到運放的兩端是不是相當于比較的兩端信號發生了改變，那結果一定會發生偏離。信號源一般內阻是不確定的，一般也不是很小，如果不想改變輸入阻抗，那唯一的辦法就是改變運放的內阻了，比如內阻改為100K，1M等，越大越好，是不是A點電壓就會無限接近6V。那怎樣能使用小電流驅動大負載呢？這樣的器件是不是我們首先能想到三極管，當三極管發射極接上電阻后是不是就可以看作為一個恒流源，三極管可以完成用uA控制mA設備，如果感覺輸入電流還是大呢？對！再加一級。那么我們設定放大倍數為100，兩級放大基極電流即為輸出電流的1/10000，請看下圖：

恒流源

此時三極管工作恒流的模式，我們可以假設需要1mA的電流，那么Q2的基極電流是不是就是1/100即10uA，Q1的基極電流為10uA/100,這時候就相當于A點的對地阻抗很大，運放輸入就是使用的這個原理。

問題：我們可以再增加一級繼續將電流減少嗎，這樣阻抗是不是更大？

答案是不可以的，此時A點電流就已經很小了，如果再小那抗干擾就特別差了。

此時的阻抗可以說相當大了，也沒有必要再去加一級了。

這個電路還有一個問題，就是A處的電壓不能太低至少要1.4V（驅動電壓為0.7V計算），所以對于檢測信號會有幅值要求限制，怎么可以減少這個門檻電壓呢?我們會不會想到P管，更換一下，繼續分析下圖，看看能否符合。

P管恒流源

根據P管的特性現在幅值門檻的問題解決了，A點不再受電壓影響，原來高阻抗的特性也沒有改變，只是電流方向和N管有一定的區別，但是并不影響我們理解。

到這里先總結下運放有哪些特點：

1.輸入阻抗大

2.幅值需要放大

3.功率需要放大

目前我們已經做到輸入阻抗大了。

接著梳理，A點電壓變化，影響到C點電壓，追其原因其實就是一個電壓跟隨。

我們改變A點的電壓就控制了CD間的電流，需要注意的是要精確控制電流。 如果做不到精確，放大后誤差就更大了。

鏡像電流源

第一級的電路不僅要實現阻抗無窮大， 而且還要實現把兩個輸入信號的電壓差轉化為電流差， 這個電流差是為第二級準備的。 那么， 這里就需要用到一個新的概念：鏡像電流源，也常被叫作電流鏡。

字面意義就是有兩個電流，就像照鏡子一樣。 這樣我們就可以通過控制一端電流得到另一端電流了。 在此之前我們還需要了解一下三極管的飽和與放大。

三極管輸出

這個電路大家應該很熟悉，Q3在飽和導通時Uo電壓等于0.3V左右，當Ui較小時三極管會處于放大狀態，此時Uo輸出又是多少呢？ 是不是Q3和R22分壓后的到結果。 此時Q3可以看做一個可變電阻，當內阻大時，輸出電壓也會變大，當內阻小時Uo也會變小。 當Uo接近0.3V時，此時的狀態是臨界飽和狀態。

臨界飽和狀態三極管

如上圖這樣連接時B點的電壓等于C點電壓約為0.7V，已經接近0.3V了，此時電路就工作在臨界飽和狀態。 再試想下把兩個相同三極管的基極接一起，放到一個晶圓上會發生什么呢?

鏡像電流源

這時Uo和F點的電流有什么關系呢？ 是不是電流相等，因為兩個三極管的基極是連到一起的，兩個三極管也是一樣的，同時放在一個晶圓上，溫度也是一樣的。 當A點斷開，Q4處Ic的電流受控于Q3處的Ic電流，當調節R22時，Q4的Ic電流就會等于Q3的Ic電流，這時我們可以認為左邊的電流是右邊電流鏡像過來的，兩邊電流相等、對稱，就叫鏡像電流。

注意：

在分立器件中三極管和二極管一樣通常是不能直接并聯的，受到功率影響還會燒毀器件。因為分立器件不能做到完全一樣，等效電阻不一樣，導致一個電流大一個電流小，而半導體是負溫度特性，并聯后由于內阻不一樣電流大的溫度會升高，溫度升高電流又會增大，這樣不斷惡化最后導致器件燒毀。這里說的三極管之所以可以并聯是因為在晶圓上可以做到高度一致，溫度也是一樣的。

運放或比較器的第一級電路

我們將高阻抗輸入的那個圖和鏡像電流源結合：

運放第一級電路示意

通過分析上圖我們可以得到以下結論：

1.有兩個輸入引腳，并且是高阻抗輸入，輸入電壓沒有閾值限制。

2.Ic1的電流受控于Ic2的電流。

3.Ic1的電流由Q2和Q5的內阻分流而來。

4.通過觀察輸入控制端IN-確定后，Ic2的電流就確定了，此時流經Q5電流也就決定了，但具體多少還要取決Q2的Ic大小，如果IN+大，Ic電流就小，也就是Q5的Ic電流需要外部供給。當IN+小時，又可以從Ic1流出多余的電流。

5.反饋電阻（R15）在芯片中是阻值很大的一般用恒流源代替的，芯片在制造中是沒有辦法做大電阻的，而做恒流源是很方便的。

需要注意的是與實際使運放比較是不是感覺邏輯是反的？是的我們其實應該交換兩個輸入的名稱，這樣就可以和我理解的運放就對上了。

繼續實現上面總結4中的電路：

運放第一級電路

再來分析下這張圖，當輸入IN+ > IN-時，Ic2 > Ic1,又因為Ic5 = Ic6，所以Ic2這條路上就會多出電流，多出來怎么處理呢？是的，可以增加一條回路，讓它流到其他地方，Q7也可以看作是一個可變電阻，此時OUT就會有不同的電壓值。當IN+ < IN-時，思路是一樣的，這里不再贅述。

從這里開始運放和比較器就有差別了，比較器需要迅速到達飽和區，我可以在OUT處繼續添加一級三極管，同樣工藝也要把飽和區做小，這樣斜率就會做的非常陡，這也就是為什么比較器邊沿變化快的原因。對于運放而言我們是希望放大區更大，需要工藝上做專門的處理。

這章就先說到這里，后面繼續處理這里的OUT。