最详细的LM741运算放大器功能原理图透彻分析，千万不要错过了！

终于到了大决战的时刻，这一节我来分析一下运算放大器LM741功能模块原理框图（Functional Block Diagram）中的镜像电流源。

其实，经过上一节的常用电流源电路的介绍，很多读者已经发现了一个规律：镜像电流源电路中至少有一个三极管的基极与集电极是连接在一起的。自己找找就行了，但是天黑路难走，为了多数新人的安全起见，我们还是一起来瞧瞧。

下图标注了该运放原理框图的大致功能：

LM741运放主要由电流源偏置、差分输入级、中间放大级、推挽输出级几个部分构成，其中包含一些保护电路与频率补偿电路，这里没有细分出来，因为我们主要是讨论电流源，对运放其它部分有兴趣的读者，可以参考相关的文章。

有人说：老师你也太不靠谱了吧，洒家搬个凳子坐在这里就是为了看决战的。但是，我想说的是：对于新人而言，这个电路里最不好分析的就是电流源，也是压轴戏，其它电路一般都可以看得懂，因此我们就不再画蛇添加足了，如果其它电路你也看不懂，可以参考运放相关文章。

本电路包含有如下图所示几个电流源，如下图所示：

如图所示的有四个镜像电流源，包括一个微电流源、两个基本镜像电流源、一个比例式镜像电流源，下面我们分别描述如下：

（假设所有三极管的发射结正向压降VBEQ=0.75V，正电源V+=15V，负电源V-=-15V）

1、微电流源：前面我们提过，微电流源的作用是给系统提供微安级电流，本电路中它由三极管Q10、Q11及电阻R5组成，其参考电流IR5路径为：

可以计算：

而输出电流IC10按公式计算，则有：

则有IC10=19uA，如下图所示：

2、基本镜像电流源1： 老师，这个我来讲！Q8与Q9组成一个基本镜像电流源，因此有IC8=IC9=IC10=19uA（忽略Q3、Q4基极电流），由于基本镜像电流源作为差分放大器的集电极电阻，相当于有源负载，可以大幅度提升差模电压增益，间接改善共模抑制比，如下图所示（说完还给了我一个胜利的手势）

你真是太有才了，令人击节赞赏！相信大家也比较赞同这个说法，But，我有三个问题想请教你一下：

其一：三极管Q8、Q9的确如你所说是一个基本镜像电流源，但是上一节一开始我们就提醒过：要注意区分参考电流与输出电流！在这个电流源里，Q8集电极电流IC8是参考电流，Q9集电极电流IC9是输出电流，而Q10集电极电流IC10也是微电流源的输出电流，也就是说，微电流源与这个基本镜像电流源都是提供电流的，怎么到你这就理解成了是：基本镜像电流源的参考电流是Q10集电极电流IC10，然后Q8集电极电流IC8是Q9集电极电流IC9的镜像电流，因此IC8=IC9=IC10，神马情况？

其二：这个基本镜像电流源怎么就成了差分放大器的集电极电阻了？如果我没有看错的话，对于差分放大电路来讲，这个镜像电流源就相当于是个二极管，如下所示：

其三：就算这个基本电流源是集电极的电阻，那它又怎么可以提升差模电压增益了？我们上一节分析的差分放大电路是共发射极电路，但是这里是共集电极差分放大电路，输出取自于Q4的集电极（相当于是Q2的发射极）。对于共集电极放大电路，集电极电阻过大可不是件好事情呀！所以不要看到表相就以为是本质呀。

这个镜像电流源电路主要作用是：为差分输入电路提供恒流偏置，也就是提供尾电流Ibias（与上节所述的尾电流功能一致，只不过尾电流源是连接在发射极的）。

它与微电流源组成一个负反馈，其原理如下：当外部有共模输入电压时，差分对管两侧将引起IC1与IC2的同时上升，即IC8上升，而IC9是IC8的镜像电流，因此将引起IC9上升，由于IC9+IBE3+IBE4=IC10，同时IC10恒定不变，所以Q3与Q4的基极电流（IBE3+IBE4）下降，继而促使IC1与IC2下降，从而阻止了IC1与IC2的上升趋势。

这个负反馈其实与共发射极差分放大电路中的尾电流原理是一致的，也就是可以抑制共模信号，从而间接提升共模抑制比。没错，你这点说得没错，只不过不是以你所说的方法提升的！

那么，尾电流源的值（IC8）是多少呢？这次你又说对了，确实是19uA，只不过不是以你说的这种方法过来的，是通过负反馈将其稳定在IC10的。在电路静态时，差分输入级有一个稳定的静态工作点，通过一系列负反馈后将IC8的值稳定在约19uA。

3、比例式镜像电流源：由Q5、Q6、Q7、R1、R2、R3组成的比例式镜像电流源，通过R1、R2来调节参考电流IC5与输出电流IC6的比值，这里R1与R2的电阻值是一样的，因此IC5与IC6是一致的，没有电流比例的设置作用，主要是用来提高电流源的内阻（这一点可以参考上一节）。

三极管Q7直流放大倍数β很大，用来进一步缩小IC5与IC6的误差，因此其基极电流IB7可以忽略，则有IC3=IC4。电阻R3用来设置足够的电流使Q7的放大倍数足够大（因为Q7的工作电流小会影响本身的放大倍数β）

由于差分输入放大级是对称的，因此IC3=IC4均为尾电流IC8（19uA）的一半（不管电路对不对称，这个比例式镜像电流源总会试图将两侧的电流对半分），即有IC3=IC4=9.9uA ，如下图所示：

4、基本镜像电流源2：众位看官看好了，这个电流源才是真正的有源负载，由三极管Q12与Q13组成，作为中间放大级（Q15与Q17组成的共集电极-共发射极放大电路，也可以看成是复合管/达林顿管）的有源负载，可以提升其放大倍数。

该镜像电流源的参考电流也是IR5，则IC13=IR5=730uA（Q14也有一定的基极电流，此处忽略），静态时其电流通过R7、R8、Q18（没有标号，暂定为Q18），我们假设VBE18为0.75V，则IR8=（0.75V/7.5K）=100uA，忽略其基极电流IB18，则IR7为100uA*4.5K=0.45V，则VB14-VB20 = 0.45V+0.75V = 1.2V ，如下图所示：

这个电压主要使Q14与Q20处于微导通状态，用来消除AB类输出级的交越失真。

到现在，该电路中可以确定的参数如下图所示：

至于78XX三端稳压器原理图分析，可参考《串联型稳压电路》相关文章 ，此处不再赘述