为什么运算放大器会在MOSFET上使用BJT？

一直有人告诉我，理想情况下，运算放大器具有无限的输入阻抗。因此，当我查看LM741的晶体管级原理图时，当他们使用BJT而不是MOSFET时我感到困惑。

使用BJT是否会导致电流流入输入引脚？

741是一堆旧货，主要用来廉价地教授基本的电子产品。我似乎记得在某处读过，如果要收集每741条记录，那么足以给地球上每个人6或8个人。

现代运算放大器可分为几类。

1. 通用-这些运算放大器不是很快，具有不良的非理想特性（纳安中的偏置电流），漂移，具有兆欧的输入阻抗，并且几乎没有成本。741属于此类。

2. FET输入-速度更快，具有非理想特性（皮安中的偏置电流）明显更好，漂移很小，具有非常高的输入阻抗（千兆欧），但可能要花几美元。

3. CMOS-CMOS运算放大器速度较慢，但​​具有出色的非理想特性（FEMTOamps中的偏置电流），极高的输入阻抗（TERAohms），与通用运算放大器相当的漂移，并且可能要花费数美元。这是一种运算放大器，其输出可以在电源轨的毫伏以内，但是电源电压受到限制。

4. 稳定斩波器-这是CMOS运算放大器的另一种形式。它的漂移很小，并且偏移量很小。看看这篇文章以获取更多信息

那里还有其他运算放大器可以处理RF频率或处理高输出电流，但它们并没有真正属于这些类别。

如您所见，每种运算放大器都有不同的非理想DC特性和输入阻抗。多少电流流入运算放大器输入取决于输入阻抗。对于大多数现代运算放大器，这些电流非常小，对于大多数应用而言可以忽略不计。使用哪种类型的运算放大器是设计考虑因素，需要考虑速度，成本，温度范围以及任何精度方面的因素。

741或LM324等双极性运算放大器与FET运算放大器具有不同的权衡。一方面，它们是在多年前设计的，当时FET IC技术相对于双极IC技术而言还不那么先进。叫741垃圾是不公平的。那段时间真是太好了。它的紧密衍生产品LM324如今仍在量产，因此显然很多人认为这是满足他们需求的正确选择。

LM324的一大优势是其价格。通常，您只需要没有非常严格要求的运算放大器。如果1 MHz增益x带宽乘积，偏置电流以及几mV的偏移量都足够好，那么其他所有东西都是昂贵的垃圾。

通常，对于相同的芯片面积，使用双极性器件将失调电压降低至几mV会容易一些。电流驱动能力和电源电压范围也有优势。FET当然具有很高的输入阻抗。如今，这些区别变得更加模糊。您可以获得偏置电压远低于mV的FET输入运算放大器，然后将其价格与LM324进行比较。

诸如TL07x和TL08x之类的早期FET运算放大器还有其他问题，例如两端的输入共模范围都非常高。如今，FET运算放大器更易于在输入和输出之间实现轨到轨，但还是将最便宜的MCPxxxx与旧的备用LM324的价格进行比较。还要注意LM324可以工作的电源电压范围。对于当今的大多数FET运算放大器而言，这是一个艰难的trick俩。

一切都是权衡。

MOSFET对于许多精密放大器应用来说太吵了。如果您具有低阻抗源，则要使所有单片放大器中的噪声最小，您需要使用双极性放大器，例如LT1028，其白噪声频谱密度为1.1nV / sqrt（Hz）。（如果这还不够好，那么离散设计可以做得更好）。

与典型的MOSFET输入放大器（例如MCP601）形成对比，后者通常为29nV / sqrt（Hz），或者在功率方面约差700倍。

如果您要进行发烧友音频处理，那么世界上最好的放大器是德州仪器（nee Burr-Brown）双极器件。它具有很大的输入偏置电流，但失真很小。

MOSFET放大器也很少能够使用更高的电源电压，例如+/- 15V（精密仪器的另一个常见要求），如果这样，它们往往会花费很多钱，我认为这主要是因为它们具有可以在特殊的高压CMOS工艺线上生产，并且不能与数字材料混合。

741是在大约50年前的1960年代中期设计的。与以前的运算放大器（例如uA709）相比，它有所改进，但是还需要很长时间。古老的JRC 4558等双重版本已在音频应用中使用了数十年。正如奥林指出的那样，LM324相似（输出级有很大的不同，部分是为了使其成为“单电源”），但每个放大器的数量仅需花费一美分或两个便士。

除了LM324之外，我认为没有其他任何运算放大器能够像741那样广泛使用（也许有些JFET放大器接近）–市场趋于平衡，设计师有许多不同的选择，每个选择都有自身的优缺点。Vive ladifférence！

值得指出的是，从根本上说，BJT的跨导比MOSFET高。也就是说，在BJT情况下，电流随施加电压的指数变化，而对于MOSFET，电流仅随电压的平方变化。

理想情况下，所有系统都是BJT和MOS的混合，但这不是世界的运作方式。因此，对于离散系统，BJT为王。对于片上集成系统，MOS为王。

这个问题已经被回答了好几次了，但是我觉得应该提到JFET输入级。某些运放（例如TL074或LF357）使用JFET和BJT的混合物在某些方面要比仅使用双极设计的特性更好。（在遇到短暂的过载和静电放电时，JFET比MOSFET更可取，因为它们的弹性更大。）

这些运算放大器通常在输入差分放大器级使用JFET，其余电路的大部分为双极性的，原因是其他人给出了答案。正如您所说，将FET用于输入级的优点是：它们具有更高的输入阻抗。如果您查看各种JFET输入运算放大器的规格，您会看到输入偏置电流小于10皮安培的运算放大器；例如，如果查看AD549L，其输入偏置电流不超过60 飞安。相比之下，标准双极型运算放大器的输入偏置电流通常为几纳安（在OP07E中），在某些情况下甚至高达一微安（在著名的LM741中）。同样，出于相同的原因，JFET输入运算放大器的输入阻抗将比双极性运算放大器大五到六个数量级。

不过，这是一个折衷方案。JFET输入运算放大器倾向于具有明显更大的输入电压噪声。上面提到的双极性OP07E具有峰峰值小于0.6微伏的低频噪声和每根赫兹10纳伏的高频噪声密度，而输入偏置极低的AD549具有低的输入偏置。最高峰峰值为6微伏的频率噪声和每根赫兹高达90纳伏的高频噪声密度（尽管在1 kHz以上时，它的确下降到了约35 nV /√Hz）。

与生活中的一切一样，没有万能药可以解决您的所有问题，也没有运放可以确保满足您的需求，而不管它们是什么。如果您需要超低偏置电流或非常高的输入阻抗，请搭配JFET输入运算放大器。如果需要低噪声或低成本，请使用双极性运算放大器。如果您不需要这些东西都无法提供的东西，那么，请考虑一些更具异国情调的东西。很有可能，您会在某处找到它。