Műveleti erősítők alkotóelemei, topológiája

Ideális műveleti erősítő

A műveleti erősítő egy pozitív (neminvertáló) és egy negatív (invertáló) jelölésű bemenettel és egy kimenettel rendelkezik:

Az ideális műveleti erősítőt az alábbi egyszerű egyenlet írja le:

A V_out kimeneti feszültség a bemeneti feszültségek különbségével arányos, az A erősítés igen nagy (ideális esetben végtelen), tehát a műveleti erősítő egy nagy erősítésű differenciálerősítő.

A valódi műveleti erősítők alkotóelemei

A valódi műveleti erősítők integrált áramköri formában érhetők el rendkívül széles választékban. Az egyes típusok különböző mértékben közelítik meg az ideális erősítő tulajdonságait, ezért a feladatnak megfelelően kell kiválasztani a legalkalmasabb típust.

A műveleti erősítők tranzisztoros fokozatokból épülnek fel, a legáltalánosabban az alábbi ábra mutatja be a fokozatok szerepét:

A bemeneti fokozat egy differenciálerősítő, ami a feszültségkülönbséget felerősítve hoz létre többnyire egy egyoldalas (single-ended), azaz nem differenciális jelet. Általában egy további erősítőfokozatra is szükség van a nagy erősítés eléréséhez. A felerősített jelet a kimeneti fokozatot alkotó követő erősítő alakítja alacsony impedanciájú kimeneti feszültséggé.

Feszültség- vagy áramvisszacsatolás

A nagy erősítés miatt a műveleti erősítőket negatív visszacsatolással használjuk. Ehhez kapcsolódóan kétféle alapvető műveleti erősítő topológia létezik.

Feszültségvisszacsatolás

Az egyik az úgynevezett feszültségvisszacsatolású változat (voltage feedback operational amplifier, VFB opamp), ez áll a legközelebb az ideális elvekhez. Visszacsatoláskor a kimeneti feszültség egy részét vezetjük az invertáló bemenetre, ezt a műveleti erősítő belső áramkörei felerősítik, és a kimenetre vezetik.

Az erősítő a visszacsatolás hatására a kimeneti feszültségét úgy állítja be, hogy a bemeneti feszültségek különbsége minimális legyen. Ez egyben azt is jelenti, hogy az invertáló bemenet alacsonyimpedanciás.

A műveleti erősítő önmagában egy nagy erősítésű áramkör, ahol a kimeneti feszültség a bemeneti feszültségkölünbséggel arányos:

ahol V_p és V_n a neminvertáló és invertáló bemeneteken levő feszültség, A a nyílthurkú erősítés. A tehát egy számérték, két feszültség hányadosa, értéke 1-nél sokkal nagyobb.

Áramvisszacsatolás

A másik elrendezésben áramvisszacsatolást alkalmaznak (current feedback operational amplifier, CFB opamp). Ez részben el is tér a fentebbi elvektől, mert az invertáló bemenet már a felépítésből adódóan, negatív visszacsatolás nélkül is nagyon alacsony impedanciájú (10Ω-100Ω), az ebbe a bemenetbe folyó I_n áram lesz a hibajel (a visszacsatolt erősítő szabályzórendszerként működik). Ez az áram vezérel egy áramgenerátort (ez áramtükörrel egyszerűen megoldható). Az áramgenerátor egy impedancián átfolyva feszültséget hoz létre, amit feszültségkövető vezet a kimenetre. Tehát az invertáló bemenő árammal arányos feszültségjel jön létre a kimeneten, természetesen kicsi áramhoz kellően nagy feszültség tartozik. Ezt az elrendezést mutatja be az alábbi ábra.

Az erősítő a visszacsatolás hatására most is úgy működik, hogy a bemenő hibajelet, a hibaáramot minimalizálja. Ez akkor történik meg, amikor a kimeneti feszültségnek az invertáló bemenetre jutó része megegyezik a neminvertáló bemeneten levő feszültséggel. Ez tehát épp olyan, mint a feszültségvisszacsatolás esetén, az erősítés értéke is pontosan ugyanúgy számítható.

Az áramvisszacsatolású erősítő önmagában lényegesen másképp viselkedik, mint a hagyományos feszültségvisszacsatolású erősítő. A kimeneti feszültség az invertáló bemenetbe folyó árammal arányos:

A T(s) átviteli függvény tehát feszültség és áram hányadosa, azaz értéke Ohmban adható meg, így transzimpedanciának is nevezik.

Természetesen az I_n áram függ a bemeneteken levő feszültségektől

így végül a kimeneti is kifejezhető a bemeneti feszültségkülönbséggel

Ebből következik a feszültségvisszacsatolású műveleti erősítőkhöz hasonló működés, ugyanakkor lényeges különbségek is vannak, melyek a későbbi részekben szerepelnek.

Bemeneti fokozatok

Klasszikus bemeneti fokozatok

A műveleti erősítő bemeneti fokozata tranzisztoros differenciálerősítő. Az alábbi ábrán NPN tranzisztorokra épülő áramkör látható. A bemeneti közös módusú feszültség nem lehet kisebb, mint a negatív tápfeszültségnek, az áramgenerátoron eső feszültségnek és a tranzisztorok bázis-emitter feszültségének az összege. Ez utóbbi 0,7V körüli, így a bemeneti feszültség legalább ennyivel nagyobb, mint a negatív tápfeszültség. A pozitív tápfeszültség része lehet a bemeneti jeltartománynak.

A következő két ábra PNP bipoláris tranzisztorokból, illetve JFET tranzisztorokból álló differenciálerősítőket mutat. Ezeknél a közös módusú jeltartomány már elérheti akár a negatív tápfeszültséget is.

A bemeneti munkaponti áram kompenzálása

Bár ritkán fordul elő, de érdemes megemlíteni, hogy a differenciálerősítők bemeneti munkaponti áramát néhány műveleti erősítő esetén belső áramkörök kompenzálják további áramgenerátorok alkalmazásával. Ezt a megoldást mutatja az alábbi ábra:

I_p és I_n biztosítják a munkaponti áramokat, így a jelforrást ez nem terheli. A valóságban természetesen véges pontossággal oldható meg a feladat.

Tápfeszültségtől tápfeszültségig terjedő bemeneti jelek

A modern elektronikában gyakori, hogy egy tápfeszültséget használunk analóg áramkörök számára (a digitális áramköröknél ez evidens), és a tápfeszültség értéke is egyre kisebb. Elterjedt az 5V, a 3V, és az elemekhez, akkumulátorokhoz tartozó hasonló értékek. A minél nagyobb jeltartomány eléréséhez szükség van olyan áramköri fokozatokra, amelyeknél a be- és kimeneti jelek elérik, vagy jól megközelítik a tápfeszültségi határokat.

Az alábbi áramkör két differenciálerősítőt köt össze annak érdekében, hogy a bemeneti közös módusú jel mindkét tápfeszültséghatárt elérhesse (rail-to-rail input, RRI).

Hasonló elrendezésben térvezérlésű tranzisztorok is alkalmasak tápfeszültségtől tápfeszültségig terjedő közös módusú bemeneti jeltartomány eléréséhez.

Ezeknél az áramköröknél létezik egy szűkebb közös módusú jeltartomány, ahol a differenciálerősítők között áthelyeződik a bemeneti jelek megfelelő kezelése. A működési paraméterek kissé eltérők lehetnek a két részáramkör esetére. Ennek megfelelően a közös módusú jeltől függ az offszetfeszültség és a bemeneti munkaponti áram is, akár az előjelük is más lehet.

Bemeneti védőáramkörök integrálása

ESD védelem integrálása

Az elektrosztatikus kisülés (ESD) elleni védelmet szolgálja védődiódák integrálása.

A diódákat általános túlfeszültségvédelemre nem célszerű használni, legfeljebb bizonyos áramkorlátig. Semmiképp sem érdemes az adatlapban megadott abszolút maximum értékek közelébe jutni. Túlfeszültségek elkerülésére külső diódákat használhatunk.

A differenciálerősítő túlvezérlésének korlátozása

A gyártók elterjedten integrálnak diódákat a műveleti erősítő bemeneti differenciális erősítő fokozatának túlvezérlés elleni védelmére.

A diódák előtt kis értékű áramkorlátozó ellenállások is lehetnek. A védelemmel elkerülhető, hogy a tranzisztorok bázis-emitter diódája jelentős fordított írányú előfeszítést kapjon. Ha az előfeszítés a záróirányú 7 V-ot meghaladja, letörési jelenség fordulhat elő, záróirányú áram indul meg egy Zener-diódához hasonlóan. Ez maradandóan ronthatja a működési paramétereket, a bemeneti áramot, és különösen a tranzisztor zaját. Ez utóbbi miatt kiszajú erősítőkben mindig alkalmazzák ezt a megoldást.

Ilyen műveleti erősítők nem alkalmazhatók komparátorként, ha a komparálandó feszültségszintek meghaladják a diódák nyitófeszültségét.

Kimeneti fokozatok

Klasszikus kimeneti fokozatok

A műveleti erősítők kimeneti fokozata tipikusan egyszeres erősítésű, kis kimeneti ellenállást biztosít. Az alábbi ábrán két áramköri részlet mutat megoldásokat.

A két NPN tranzisztorral felépített fokozatot főleg régebbi integrált áramkörökben alkalmazták, amikor a PNP tranzisztorokat nem tudták megfelelő minőségben megvalósítani. Hátrány, hogy a fokozat aszimmetrikus, az egyik tranzisztor emitterkövető, a másik közös emitteres módban működik. A másik megoldás egy AB osztályú ellenütemű emitterkövető, ami előnyösebb tulajdonságokkal rendelkezik, különösen értékes az alacsony kimeneti ellenállása, elterjedten alkalmazzák.

Tápfeszültségtől tápfeszültségig terjedő kimeneti jelek

A kimeneti fokozatoknál is felmerül az igény arra, hogy a kimeneti feszültség elérhesse a tápfeszültségeket (rail-to-rail output). A komplementer emitterkövető esetén a kimenet nem kerülhet közelebb a tápfeszültséghez, mint amekkora a bázis-emitter feszültség, mivel a bázis feszültsége a tápfeszültségen belül lehet csak. Két elterjedt megoldást láthatunk az alábbi ábrán, melyek ezt a hátrányt kiküszöbölik:

A tranzisztorok komplementer közös emitteres illetve közös source-ú módban működnek. A bipoláris tranzisztorok esetén a kollektor-emitter szaturációs feszültségnyire közelíthetők meg a tápfeszültségek. Kis terhelési áramnál (<100µA) ez akár 10mV körüli lehet, nagyobb áramoknál jelentősen megnő.

A MOSFET-eknél a bekapcsolt módhoz tartozó ellenállás (on-resistance) szab határt a terhelési áram függvényében. Ez az ellenállás 10Ω..100Ω közé esik típustól függően. Pontosan tehát egyik megoldásnál sem lehet elérni a tápfeszültségeket, de akár pár mV-nyi is lehet a távolság.

Mivel a közös emitteres erősítőfokozat kimeneti ellenállása jóval nagyobb a emitterkövetőénél, fontos betartani a javasolt kimeneti áramkorlátokat. Ezek a fokozatok érzékenyebbek a kapacitív terhelésekre is.

A költséghatékony komplementer MOS technológia (CMOS) különösen alkalmas kis tápfeszültségű tápfeszültségtől tápfeszültségig terjedő bemeneti és kimeneti jeltartomány elérésére (rail-to-rail input-output, RRIO).

Példák műveleti erősítők megvalósítására

A következők néhány jellemző műveleti erősítő felépítési módszert mutatnak be. A kapcsolások többnyire egyszerűsítettek, a leglényegesebb elemeket tartalmazzák, amik elegendőek a működés megértéséhez.

Egyszerű műveleti erősítő

Az alábbi kapcsolás a legegyszerűbb elvet mutatja be. Ez lényegében egy differenciálerősítő, aminek a kimeneti jelét emitterkövető konvertálja alacsony impedanciássá.

A differenciálerősítő erősítése viszonylag nagy lehet, így kis változások is jelentősen befolyásolhatják a kimeneti feszültséget. Hasonló kapcsolás az alapja néhány feszültségszabályzó áramkörnek.

A gyakorlatban jóval nagyobb erősítésekre van igény, ezért integrált áramkörökben fejlettebb megoldásokat alkalmaznak.

Általános célú műveleti erősítő

A gyakorlatban használt általános célú integrált műveleti erősítők egyszerűsített kapcsolása jól szemlélteti az elterjedt megoldásokat (ilyen elven működik a legismertebb μA741 műveleti erősítő is).

A differenciálerősítő T₁ és T₂ PNP tranzisztorainak kollektorai egy áramtükörrel vannak összekötve. Az áramtükör referenciaáramát a T₃ tranzisztorba folyó I_n áram adja, ez tehát T₁ és egyben T₄ kollektorárama is. A T₄ tranzisztor által megvalósított áramgenerátor kollektor-emitter dinamikus ellenállása T₂ munkaellenállása. Ennek a fokozatnak tehát a kimeneti árama I_p-I_n. Ez igen előnyös, mert egyrészt a közös módusú rész kiesik, másrészt a különbség a kétszerese annak az áramváltozásnak, ami a differenciálerősítő egy-egy tranzisztorára jut. Ez az áramkülönbség a T5 (Darlington) tranzisztorral megépített közös emitteres erősítő bemeneti áramát adja. Ezt a tagot fázisösszegzőnek is szokták nevezni, a differenciális jelből egyoldalas jelet állít elő. Ennek az erősítőfokozatnak a kimenete AB osztályú ellenütemű emitterkövetőre jut.

Frekvenciakompenzálás

A C₁ kapacitásnak fontos szerepe van, úgynevezett frekvenciakompenzálást végez. Az egyes tagok jellemzően egy pólussal rendelkező átviteli függvénnyel írhatók le, mivel a véges kimeneti ellenállásaik a parazita terhelő kapacitásokkal aluláteresztő szűrőként működnek. Az eredő átviteli függvényben megjelennek ezek a pólusok. Az alábbi grafikonon látható az átviteli függvény abban az esetben, amikor C₁ nincs az áramkörben:

Mivel a második pólusfrekvencia felett a fázistolás már 180 fokhoz közelít, a negatív visszacsatolás ebben frekvenciatartományban pozitív visszacsatolássá válik, és mivel az erősítés 1-nel nagyobb, az áramkör instabil lesz, oszcillálni kezd.

A probléma megoldását frekvenciakompenzálással végezhetjük el. Ennek többféle módja is lehet. Az egyik egyszerű esetben az első fokozat kimenete és a földpont közé (a terhelő parazita kapacitással párhuzamosan) kondenzátort kötünk. Ez a kimeneti ellenállással együtt aluláteresztő szűrőt képez. Így az első pólust olyan alacsony frekvenciára helyezhetjük át, hogy a második pólusfrekvenciánál az erősítés már 1 alá esik, az áramkör stabil lesz negatív visszacsatolás mellett. Az átviteli függvény megváltozott frekvenciafüggését mutatja az alábbi grafikon:

Ha ismerjük az egyes fokozatok kimeneti ellenállásait, az ezeket terhelő parazita kapacitások értékeit, akkor könnyen ki tudjuk számítani a szükséges kompenzáló kapacitás értékét. Például a differenciálerősítő kimeneti pontjára T₂ és T₄ kollektorai csatlakoznak, azaz két áramgenerátor, melyek belső ellenállásait a a kollektor-emitter dinamikus ellenállások adják. A Thevenin- vagy Norton-tétel szerint ezek párhuzamos eredője lesz a kimeneti ellenállás. A következő fokozat bemeneti ellenállása T₅ bázis-emitter dinamikus ellenállása, amit kiszámíthatunk a munkaponti kollektoráram és az áramerősítési tényező ismeretében. Ez terheli tehát az előző fokozat kimenetét, így ezt is párhuzamosan kapcsolva kell figyelembe vennünk. Az alábbi ábra foglalja össze a leírtakat:

A fenti egyszerű kompenzálásnál praktikusabb megoldás, ha a kompenzáló kapacitást a második fokozatban negatív visszacsatolásra használjuk. Egyrészt sokkal kisebb kapacitás is elegendő (ami különösen fontos integrált áramkörök gyártásánál) a Miller-hatás miatt az első pólus frekvenciájának kellő mértékű lecsökkentésére. Másrészt a negatív visszacsatolás csökkenti a második fokozat kimeneti impedanciáját, így az ezt terhelő parazita kapacitással együtt alkotott pólus frekvenciája feljebb tolódik. Ezt a megoldást ezért pólusszéttolásnak nevezik (pole splitting)

Miért csökken a kimeneti ellenállás negatív visszacsatolás hatására?

Tekintsük az alábbi áramkört, melyben A jelzi a visszacsatolás nélküli erősítés értékét, β a visszacsatolási tényező:

Feltesszük, hogy a visszacsatolóhálózat impedanciája sokkal nagyobb, mint R_out, így elhanyagolhatóan kicsi áramot vesz fel, azaz a kimeneti áram megegyezik R_out áramával.

A kimeneti feszültség megegyezik az erősítő kimenetén levő feszültség és az ellenálláson eső feszültség különbségével:

Átrendezéssel:

A kimeneti ellenállást abból kaphatjuk meg, hogy kiszámítjuk, mekkora kimeneti feszültségváltozás jön létre adott kimeneti áramváltozás esetén. V_in állandó, így a változások nagyságára kapjuk:

Végül:

Megállapíthatjuk tehát, hogy minél nagyobb βA, azaz minél nagyobb a visszacsatolás mértéke (egyúttal kisebb a visszacsatolt erősítés), annál jobban csökken a kimeneti ellenállás értéke a visszacsatolás hatására.

A könnyebb áttekinthetőség érdekében gyakran használják a következő helyettesítő képet, amiben már egy negatív visszacsatolás is látható (neminvertáló erősítő):

A bemeneti fokozat a feszültségbemenetű és áramkimenetű úgynevezett gm-fokozat (gm-stage), ahol a meredekség (transconductance) értéke magára a részegységre vonatkozik. A következő fokozat egy Miller-integrátor (a nevét a Miller-hatásról kapta), a végfokozat pedig egy egységnyi erősítésű buffer.

Az első fokozat kimenete áram, ami a C₁ kondenzátoron I/jωC feszültséget hoz létre. Az I áram viszont megkapható a bemeneti feszültségkülönbség és az eredő g_m meredekség szorzatával, azaz a második fokozat kimeneti feszültsége:

Ez egyben a kimeneti feszültség is, hiszen az utolsó fokozat erősítése 1. A műveleti erősítő teljes feszültségerősítése így g_m/jωC. Azt a frekvenciát kell tehát megadni, ahol ennek az értéke 1 alá esik, ebből kiszámítható a szükséges kapacitás értéke. Jegyezzük meg, hogy ennek kisebbnek kell lennie, mint a harmadik pólus frekvenciája, a módszer ekkor működik. Az alábbi ábra mutatja meg a kompenzált erősítés frekvenciafüggését.

Az LM358 és LM324 egytápfeszültségű műveleti erősítők felépítése

Az LM358 kettő, az LM324 négy műveleti erősítőt tartalmaz egyetlen tokban. Az egyik legrégebbi, legismertebb egytápfeszültségű, alacsony fogyasztású műveleti erősítőtípus. Számos elemes kézi multiméterben használták fel.

Az erősítő felépítése az alábbi ábrán látható:

A Darlington PNP tranzisztorokból álló bemeneti differenciálerősítő közös módusú jeltartománya tartalmazza a negatív tápfeszültséget, ami a rajzon a földpont. A T₇ emitterkövető szinteltolást és bufferelést végez a T₈ és T₉ Darlington párral kialakított közös emitteres erősítő számára. A C₁ kondenzátor frekvenciakompenzálást biztosít.

A kimeneti fokozat a Darlington kapcsolású T₁₀ és T₁₁ és a T₁₃ tranzisztorokra épül. A kimenet is egytápfeszültségűnek tekinthető, bár T₁₃ nem tudja a negatív tápfeszültség közelébe (≈5mV) vezérelni a kimenetet, erről az I₄ áramgenerátor gondoskodik. A kimeneti fokozat keresztezési torzítást mutathat bizonyos esetekben. T₁₂ az R₁ ellenálláson eső feszültség hatására áramkorlátozást, rövidzárvédelmet biztosít.

Nagy sebességű műveleti erősítő felépítési példák

Nagy sebességű bipoláris tranzisztoros videó műveleti erősítő

Az alábbi kapcsolás az AD847 feszültségvisszacsatolású videó műveleti erősítő felépítését mutatja. Az erősítő bemeneti fokozatában az R_E ellenállások negatív áramvisszacsatolást végeznek, mellyel ugyan csökken az erősítés, de javul a stabilitás, nő a sávszélesség (ahogy a kaszkód differenciálerősítő tárgyalásánál látható). A nagy sávszélesség érdekében a közös bázisú T₃ és T₄ tranzisztorokkal együtt kaszkód differenciálerősítő jön létre, mely egy áramtükörrel van összekötve ("folded cascode architecture"). T₄ munkaellenállását T₅ kollektor-emitter dinamikus ellenállása adja. A dióda egyszerűsített kép, diódakapcsolt tranzisztort helyettesít.

Nagy sebességű FET bemenetű műveleti erősítő

Nagy bemeneti impedancia és kis bemeneti áram érhető el FET bemeneti fokozattal, ilyen megoldást alkalmaz az AD845 nagy sávszélességű műveleti erősítő.

A kaszkód differenciálerősítő bemeneti JFET tranzisztorai vezérlik a közös bázisú fokozatot, mely áramtükörhöz csatlakozik. Ennek a kimenete a klasszikus közös emitteres elrendezésű fokozatot hajtja.

Áramvisszacsatolású műveleti erősítők felépítése

A következő rész két áramvisszacsatolású műveleti erősítő (current feedback opamp) felépítését mutatja be. Ez az architektúra különösen alkalmas nagy sávszélességű erősítőkhöz.

Az általános felépítést és a visszacsatolást az alábbi ábra mutatja:

Számítsuk ki a kapcsolás erősítését és sávszélességét! Nagyobb frekvencián R_T elhanyagolható, C_p impedanciája sokkal kisebb, így a kimeneti feszültség

A vezérelt generátor I_g árama megegyezik az R₀ ellenálláson átfolyó I_g árammal.

Ideális esetben az R₀ ellenállás értéke zérus, így az ellenállások csatlakozási csomópontjában a feszültség V_in. Írjuk fel a csomóponti törvényt:

Átrendezéssel

Fejezzük ki I_n-t V_out-tal:

Ezt behelyettesítve és mindkét oldalt R₂-vel beszorozva

Végül megkapjuk az átviteli függvényt:

Pontosabb számítás

Az alábbi számítás figyelembe veszi az R₀ ellenállás értékét is.

Az ellenállások csatlakozási csomópontjában a feszültség megadható az alábbi formában:

Ezt felhasználva írjuk fel a csomóponti törvényt:

Átrendezéssel

Fejezzük ki I_n-t V_out-tal:

Ezt behelyettesítve és mindkét oldalt R₂-vel szorozva kapjuk

Ebből az erősítés:

Ha R₀ jóval kisebb, mint R₁ és R₂ (ami könnyen teljesül, mivel R₀ értéke igen kicsi), akkor a következő közelítést adhatjuk:

Megállapíthatjuk, hogy a kapcsolás sávszélessége a visszacsatolóköri ellenállás értékétől és az erősítő belső kapacitásától függ csak, a visszacsatolási tényezőtől és így a kapcsolás erősítésétől nem függ. Ez jelentős előny a feszültségvisszacsatolású erősítőkkel szemben, ahol a visszacsatolással beállított erősítés értékével fordítottan arányos a sávszélesség.

Ezt a tulajdonságot számítások nélkül is megérthetjük. Az alacsonyimpedanciás invertáló bemeneten a feszültség gyakorlatilag V_in, így R₁ árama csak V_in-től függ. Ennek megfelelően az I_n áram változását csak az R₂ ellenálláson átfolyó áram hozhatja létre. Minél nagyobb R₂ értéke, annál kisebb a kimenetnek az áramra gyakorolt hatása, így lassabban töltődik a C_p kondenzátor is, kisebb lesz a visszacsatolt erősítő sávszélessége. Ezek alapján érthetjük, hogy miért a visszacsatolóköri R₂ ellenállás értéke szabja ezt meg.

Hagyományos áramvisszacsatolású műveleti erősítő

Az áramvisszacsatolású műveleti erősítők egyik elterjedt megvalósításának egyszerűsített kapcsolása látható az alábbi ábrán:

A bemeneti fokozat egy komplementer emitterkövető, aminek a nagyimpedanciás bemenete (D₁ és D₂ csatlakozási pontja) a műveleti erősítő neminvertáló bemenetével egyezik meg, a kimenete (T₁ és T₂ emittereinek csatlakozási pontja) pedig az alacsony impedanciájú invertáló bemenet. Ha nem egyeznek meg a feszültségek az invertáló és neminvertáló bemeneteken, akkor az invertáló bemenetbe áram folyik. Az áramiránytól függően a két áramtükör (D₃ és T₃, D₄ és T₄) ugyanekkora áramot juttat az R_T és C_p komponensekkel adott impedanciába. Az ezen létrejött feszültséget komplementer emitterkövető buffereli a kimenetre.

Áramvisszacsatolású műveleti erősítő két erősítőfokozattal

A hagyományos áramvisszacsatolású műveleti erősítőkben egy erősítő fokozat van, később kifejlesztettek két erősítő fokozattal rendelkező áramkört is (pl. AD8011). Ennek a felépítését mutatja az alábbi egyszerűsített kapcsolás:

A T₃ és T₄ tranzisztorok áramtükör helyett komplementer közös emitteres erősítőt alkotnak. A kapcsolás fő előnye az alacsonyabb fogyasztás mellett elérhető nagyobb sávszélesség.