《你好，放大器》之二：真空管運算放大器的年代

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真空管運算放大器
1930年及后來的30年間，美國貝爾實驗室利用負反饋技術(shù)來改善放大器的性能。這導(dǎo)致了真空管運算放大器的問世，即應(yīng)用真空管負反饋放大器構(gòu)成通用的“運算放大器”。這是在1940年，并貫穿第二次世界大戰(zhàn)全過程。

真空管差分對放大器
1938年，J.F.Toennies提出了真空管差分對放大器：
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? （a）陰極耦合差分對 ? ? ? ? （b）陰極耦合長尾差分對

從圖中我們會看到這兩個電路圖跟我們現(xiàn)在的電子技術(shù)基礎(chǔ)教材中的晶體管差分放大器多么相像！也說明我們現(xiàn)在所學(xué)到的電子技術(shù)基礎(chǔ)的理論早在70多年前就已經(jīng)誕生！

Karl D. Swartzels 運算放大器
1941年：貝爾實驗室的 Karl D. Swartzel Jr. 發(fā)明了真空管組成的第一個運算放大器，并取得美國專利 2,401,779，名為“Summing Amplifier”（加算放大器），在第二次世界大戰(zhàn)時，該設(shè)計大量用于軍用火炮導(dǎo)向裝置中；

Karl D. Swartzels 運算放大器

Karl D. Swartzels 運算放大器元件參數(shù)

Karl D. Swartzels 運算放大器的開環(huán)增益為6萬倍（95dB），可以驅(qū)動6kΩ負載，電源電壓±350V。
盡管Karl D. Swartzels 運算放大器獲得專利，但是還是不那么理想，主要是開環(huán)增益不高。因此，除了Karl D. Swartzels 運算放大器外，還有增益更高的真空管運算放大器。

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載

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貝爾實驗室的M9真空管運算放大器
貝爾實驗室的M9真空管運算放大器（1952年）：
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貝爾實驗室的M9真空管運算放大器

M9真空管運算放大器的開關(guān)直流電壓增益為30 000 000（150dB），M9真空管運算放大器是一款僅有反相輸入端的真空管運算放大器，這時還沒有同相輸入端的真空管運算放大器。

帶有同相輸入端的真空管運算放大器的問世
1956年，GAP/R推出的K2-W真空管放大器開始具有同相輸入端。K2-W采用了兩只雙三極管12AX7，第一個12AX7構(gòu)成前級為差分放大器，第二個12AX7的一個三極管為共陰極放大電路，后一個三極管為陰極輸出電路，以增強帶負載能力。K2-W真空管運算放大器最大的優(yōu)點是把整個電路安裝在一個標準八角真空管的管座上，在當(dāng)時應(yīng)用起來極其簡單。電路和實物如圖：

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K2-W真空管運算放大器

K2-W真空管運算放大器的開環(huán)增益為15000倍。

貝爾實驗室也于1956年推出了全差分真空管運算放大器。如圖：

全差分放大器的真空管運算放大器“Micro Gee”

“Micro Gee”的開環(huán)增益為10000倍，可驅(qū)動25kΩ負載。

為什么還要真空管運算放大器構(gòu)成的模擬計算機？
21世紀的今天，一提到計算機，人們馬上想到的是數(shù)字計算機。這樣就會產(chǎn)生疑問，當(dāng)年為什么要用模擬計算機而不用數(shù)字計算機呢？

我們知道數(shù)字計算機的發(fā)展日新月異。回到十五年前，微型電腦的CPU還處在奔騰年代，那個年代的電腦在近日已經(jīng)被嗤之以鼻，沒人再用?；氐绞昵?，也就是迅馳年代，IBM的R51現(xiàn)在誰還在用？肯定寥寥無幾。

那么，回到35年前，沒有windos操作系統(tǒng)，只有dos，國內(nèi)也沒有“個人電腦—PC機”，要想用早期蘋果電腦解微分方程有多難！有多慢！在當(dāng)時或更早的年代里，由于模擬計算機相對于數(shù)字計算機具有的實時性、快速性的特點模擬計算機解微分方程遠遠快于當(dāng)時的數(shù)字計算機，這就是當(dāng)年模擬計算機的魅力所在，也是真空管運算放大器的魅力所在。

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系列之一：放大器簡史

摘要：運算放大器來源于電子線路，與電子技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。1904年，J.A.Fleming發(fā)明了真正的真空二極管，1906年，Lee De Forest發(fā)明了真空三極管，自此開創(chuàng)了電子技術(shù)時代。K2-W型運放是第一批商品化的運放……

系列之三：真空管運放的終結(jié)者—晶體管運算放大器

摘要：真空管運算放大器不僅體積大，而且功耗也很大，如M9型真空管運算放大器的最后一級的6L6陽極耗散功率約19W，加上燈絲耗電約6W，6L6上面的損耗可以達到20W以上，正因為如此，一旦有了體積小、耗電低的可替代產(chǎn)品，真空管運算放大器必將壽終正寢。導(dǎo)致真空管運算放大器壽終正寢的的是晶體管和晶體管運算放大器……

系列之四：IC時代來了，1.0版的集成運算放大器

摘要：真正讓運算放大器從陽春白雪，變?yōu)榇蟊娋梢詰?yīng)用的基本電子器件得益于通用型集成運算放大器的大量生產(chǎn)……

系列之五：2.0版的集成運放，有源負載替代了集電極電阻

摘要：1967年：美國國家半導(dǎo)體公司推出 LM101，改善了許多重要問題，使集成電路運算放大器開始流行……

系列之六：那些技高一籌的集成運算放大器（1）

摘要：如果是特殊應(yīng)用，通用型集成運算放大器的性能就顯得不夠，需要選用特殊性能的集成運算放大器……

系列之七：那些技高一籌的集成運放（2）

摘要：書接上回，還有很多特殊性能的集成運算放大器以及新型集成運算放大器來滿足不同應(yīng)用的特殊需求……

系列之八：集成運放的理論挑戰(zhàn)—深度負反饋惹的禍

摘要：電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中，往往是說負反饋的優(yōu)點多，負反饋的缺點卻很少提及，頂多就是深度負反饋可能會引起自激振蕩。那么在實際應(yīng)用中應(yīng)用集成運算放大器受到了哪方面的電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中所學(xué)的理論的挑戰(zhàn)……

系列之九：為什么還是要集成運放—性能，性能

摘要：前面講了集成運算放大器和深度負反饋引入的優(yōu)缺點。似乎集成運算放大器并沒有什么優(yōu)勢，深度負反饋后也不是那么的理想。然而，在實際應(yīng)用中，根據(jù)實際應(yīng)用，恰當(dāng)選擇集成運算放大器和負反饋，集成運算放大器還是極具優(yōu)勢的，這是不容置疑的，除非集成運算放大器和負反饋選擇不恰當(dāng)。那么集成運算放大器都具有哪些優(yōu)勢呢……

系列之十：集成運放的優(yōu)勢—模擬之母

摘要：集成運算放大器可以完成“所有的”模擬電路功能，不管是線性的還是非線性的電路，只要是能想到的幾乎都能實現(xiàn)……

系列之十一：集成運放還有哪些好處？

摘要：在三類城市，集成運算放大器可以以0.8元的零售價買到四運算放大器（LM324），而小信號雙極型晶體管的零售價至少要0.2元，電阻的單價也要0.02~0.03元，電容器的單價也要0.1元或更高。這樣就可以看到前文曾提到的分立元件構(gòu)成的電路沒有競爭力……