《你好，放大器》之二：真空管运算放大器的年代

真空管运算放大器
1930年及后来的30年间，美国贝尔实验室利用负反馈技术来改善放大器的性能。这导致了真空管运算放大器的问世，即应用真空管负反馈放大器构成通用的“运算放大器”。这是在1940年，并贯穿第二次世界大战全过程。

真空管差分对放大器
1938年，J.F.Toennies提出了真空管差分对放大器：
 

  （a）阴极耦合差分对         （b）阴极耦合长尾差分对

从图中我们会看到这两个电路图跟我们现在的电子技术基础教材中的晶体管差分放大器多么相像！也说明我们现在所学到的电子技术基础的理论早在70多年前就已经诞生！

Karl D. Swartzels 运算放大器
1941年：贝尔实验室的 Karl D. Swartzel Jr. 发明了真空管组成的第一个运算放大器，并取得美国专利 2,401,779，名为“Summing Amplifier”（加算放大器），在第二次世界大战时，该设计大量用于军用火炮导向装置中；

Karl D. Swartzels 运算放大器

Karl D. Swartzels 运算放大器元件参数

Karl D. Swartzels 运算放大器的开环增益为6万倍（95dB），可以驱动6kΩ负载，电源电压±350V。
尽管Karl D. Swartzels 运算放大器获得专利，但是还是不那么理想，主要是开环增益不高。因此，除了Karl D. Swartzels 运算放大器外，还有增益更高的真空管运算放大器。

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贝尔实验室的M9真空管运算放大器
贝尔实验室的M9真空管运算放大器（1952年）：
 

贝尔实验室的M9真空管运算放大器

M9真空管运算放大器的开关直流电压增益为30 000 000（150dB），M9真空管运算放大器是一款仅有反相输入端的真空管运算放大器，这时还没有同相输入端的真空管运算放大器。

带有同相输入端的真空管运算放大器的问世
1956年，GAP/R推出的K2-W真空管放大器开始具有同相输入端。K2-W采用了两只双三极管12AX7，第一个12AX7构成前级为差分放大器，第二个12AX7的一个三极管为共阴极放大电路，后一个三极管为阴极输出电路，以增强带负载能力。K2-W真空管运算放大器最大的优点是把整个电路安装在一个标准八角真空管的管座上，在当时应用起来极其简单。电路和实物如图：

 
K2-W真空管运算放大器

K2-W真空管运算放大器的开环增益为15000倍。

贝尔实验室也于1956年推出了全差分真空管运算放大器。如图：

全差分放大器的真空管运算放大器“Micro Gee”

“Micro Gee”的开环增益为10000倍，可驱动25kΩ负载。

为什么还要真空管运算放大器构成的模拟计算机？
21世纪的今天，一提到计算机，人们马上想到的是数字计算机。这样就会产生疑问，当年为什么要用模拟计算机而不用数字计算机呢？

我们知道数字计算机的发展日新月异。回到十五年前，微型电脑的CPU还处在奔腾年代，那个年代的电脑在近日已经被嗤之以鼻，没人再用。回到十年前，也就是迅驰年代，IBM的R51现在谁还在用？肯定寥寥无几。

那么，回到35年前，没有windos操作系统，只有dos，国内也没有“个人电脑—PC机”，要想用早期苹果电脑解微分方程有多难！有多慢！在当时或更早的年代里，由于模拟计算机相对于数字计算机具有的实时性、快速性的特点模拟计算机解微分方程远远快于当时的数字计算机，这就是当年模拟计算机的魅力所在，也是真空管运算放大器的魅力所在。

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系列之一：放大器简史

摘要：运算放大器来源于电子线路，与电子技术的发展息息相关。1904年，J.A.Fleming发明了真正的真空二极管，1906年，Lee De Forest发明了真空三极管，自此开创了电子技术时代。K2-W型运放是第一批商品化的运放……

系列之三：真空管运放的终结者—晶体管运算放大器

摘要：真空管运算放大器不仅体积大，而且功耗也很大，如M9型真空管运算放大器的最后一级的6L6阳极耗散功率约19W，加上灯丝耗电约6W，6L6上面的损耗可以达到20W以上，正因为如此，一旦有了体积小、耗电低的可替代产品，真空管运算放大器必将寿终正寝。导致真空管运算放大器寿终正寝的的是晶体管和晶体管运算放大器……

系列之四：IC时代来了，1.0版的集成运算放大器

摘要：真正让运算放大器从阳春白雪，变为大众均可以应用的基本电子器件得益于通用型集成运算放大器的大量生产……

系列之五：2.0版的集成运放，有源负载替代了集电极电阻

摘要：1967年：美国国家半导体公司推出 LM101，改善了许多重要问题，使集成电路运算放大器开始流行……

系列之六：那些技高一筹的集成运算放大器（1）

摘要：如果是特殊应用，通用型集成运算放大器的性能就显得不够，需要选用特殊性能的集成运算放大器……

系列之七：那些技高一筹的集成运放（2）

摘要：书接上回，还有很多特殊性能的集成运算放大器以及新型集成运算放大器来满足不同应用的特殊需求……

系列之八：集成运放的理论挑战—深度负反馈惹的祸

摘要：电子技术基础课程中，往往是说负反馈的优点多，负反馈的缺点却很少提及，顶多就是深度负反馈可能会引起自激振荡。那么在实际应用中应用集成运算放大器受到了哪方面的电子技术基础课程中所学的理论的挑战……

系列之九：为什么还是要集成运放—性能，性能

摘要：前面讲了集成运算放大器和深度负反馈引入的优缺点。似乎集成运算放大器并没有什么优势，深度负反馈后也不是那么的理想。然而，在实际应用中，根据实际应用，恰当选择集成运算放大器和负反馈，集成运算放大器还是极具优势的，这是不容置疑的，除非集成运算放大器和负反馈选择不恰当。那么集成运算放大器都具有哪些优势呢……

系列之十：集成运放的优势—模拟之母

摘要：集成运算放大器可以完成“所有的”模拟电路功能，不管是线性的还是非线性的电路，只要是能想到的几乎都能实现……

系列之十一：集成运放还有哪些好处？

摘要：在三类城市，集成运算放大器可以以0.8元的零售价买到四运算放大器（LM324），而小信号双极型晶体管的零售价至少要0.2元，电阻的单价也要0.02~0.03元，电容器的单价也要0.1元或更高。这样就可以看到前文曾提到的分立元件构成的电路没有竞争力……