运算放大器原理

运算放大器原理 运算放大器的一个简化的等效电路如图所示。输出电压eo等于被放大了A倍的两个输入端的差分电压。在正输入端(，)输入一个正向变化信号，在输出端得到一个正向变化信号。反之，加在负输人端(-)输入一个正向变化信号，在输出端得到一个负向变化信号。故正输入端被称为“同相”输入端，负输入端被称为“反相”输入端。假定讨论的是一个理想的放大器，其输入阻抗Ri为无限大，输出阻抗为0，电压增益 Ao等于无限大。 图1 运算放大器等效电路图 负反馈电压从输出端加到反相输人端，若Ao等于无 限大，则差动输人电压为0，这称为“虚地效应”。这一特性适用于许多不同结构的运算放大器，并简化了电路的 。 对如图2所示的反相放大电路。假设放大器是 理想的，因有电阻R2所提供的负反馈通路，则差动输入 为0。这样，反相输人端等于地电位，故通过R1、R2(的电流为 图2 反相放大器 如果放大器的输入阻抗为无限大，没有电流流入反相端，则I1,I2，如果令式(10(8)和式(10(9)相等，则传递函数为 电路的放大倍数直接由两个电阻之比决定，与放大器本身无关，且放大器输人阻抗是R1，输出阻抗是0。 由于反相端的虚地效应，多个输入可以在反相输人端相加。图号相加，根据叠加原理，在放大器输出端得到 同相放大器可用图3所示的电路。由于放大器两输入端的电势差为0，所以的电压为Ein，R1与R2组成一个分压器，于是， 或者更流行的形式如下: 此处输入阻抗为无限大，输出阻抗为0。 如果将R1调到无限大，R2调到0，那么放大倍数变成1，这种情况对应于图4中的电压跟随器。 图3 同相放大器 图4 电压跟随器 运算放大器的应用决不只限于用作加法和放大。例如，在图中的R2用电容代替，那么这个电路便成了一个积分器。或者，用电容代替R1，便得到微分器。如果在反馈回路中引进非线性元件，则可得到非线性函数。 经验: 1、同相放大器。同相放大器具有高输入阻抗，但是，由于阻抗高，易受杂散电磁场的影响而精度不足。所以，同相放大器常用于前置放大器，偶尔用于电路中作为阻抗变换或隔离级。 2、反相放大器。反相放大器优点是性能稳定，缺点是输入阻抗比较低，但一般能够满足大多数场合的要求，因此在电路中应用较多。 3、差动放大器。差动放大器输入阻抗较低，但可用其构成仪用放大器，而具有高共模抑制比，搞输入阻抗和可变增益等一系列优点。 4、如果测量运放两输入端的电位，达到几毫伏以上，往往该运放不在线性区工作，或者已经损坏。