运算放大器基础知识

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运算放大器，也称为运算放大器，是一种集成电路，可用于执行各种线性、非线性和数学运算。运算放大器是直接耦合的高增益放大器。您可以使用交流和直流信号操作运算放大器。本章讨论运算放大器的特性和类型。

运算放大器的构造

运算放大器由差分放大器、电平转换器和输出级组成。差分放大器存在于运算放大器的输入级，因此运算放大器由两个输入端子组成。这些端子之一称为反相端子，另一个称为同相端子。端子根据其各自输入和输出之间的相位关系来命名。

运算放大器的特点

运算放大器的重要特性或参数如下 -

• 开环电压增益
• 输出失调电压
• 共模抑制比
• 转换率

本节详细讨论这些特征，如下所示 -

开环电压增益

运算放大器的开环电压增益是其没有任何反馈路径的差分增益。

从数学上讲，运算放大器的开环电压增益表示为 -

$$A_{v}= \frac{v_0}{v_1-v_2}$$

输出失调电压

当运算放大器的差分输入电压为零时，运算放大器输出端出现的电压称为输出失调电压。

共模抑制比

运算放大器的共模抑制比 ( CMRR ) 定义为闭环差分增益 $A_{d}$ 与共模增益 $A_{c}$ 的比率。

从数学上讲，CMRR 可以表示为 -

$$CMRR=\frac{A_{d}}{A_{c}}$$

请注意，运算放大器的共模增益 $A_{c}$ 是共模输出电压与共模输入电压的比率。

转换率

运算放大器的压摆率定义为由于阶跃输入电压而导致的输出电压的最大变化率。

从数学上来说，转换率 (SR) 可以表示为 -

$$SR=最大\:\frac{\text{d}V_{0}}{\text{d}t}$$

其中，$V_{0}$是输出电压。一般来说，转换速率以 $V/\mu\:Sec$ 或 $V/m\:Sec$ 为单位进行测量。

运算放大器的类型

运算放大器用具有两个输入和一个输出的三角形符号表示。

运算放大器有两种类型：理想运算放大器和实用运算放大器。

它们的详细讨论如下 -

理想运算放大器

理想的运算放大器只存在于理论上，实际上并不存在。理想运算放大器的等效电路如下图所示 -

理想的运算放大器具有以下特征 -

• 输入阻抗 $Z_{i}=\infty\Omega$

• 输出阻抗$Z_{0}=0\Ω$

• 开环电压增益 $A_{v}=\infty$

• 如果（差分）输入电压 $V_{i}=0V$，则输出电压将为 $V_{0}=0V$

• 带宽是无穷大。这意味着，理想的运算放大器将放大任何频率的信号而没有任何衰减。

• 共模抑制比(CMRR)为无穷大。

• 转换速率(SR)为无穷大。这意味着，理想的运算放大器将根据输入阶跃电压立即产生输出变化。

实用运放

实际上，运算放大器并不理想，并且由于制造过程中的一些缺陷而偏离其理想特性。实际运算放大器的等效电路如下图所示 -

实用的运算放大器具有以下特征 -

• 输入阻抗 $Z_{i}$ 为兆欧级。

• 输出阻抗 $Z_{0}$ 约为几欧姆。。

• 开环电压增益 $A_{v}$ 将很高。

当您选择实用的运放时，应检查它是否满足以下条件 -

• 输入阻抗 $Z_{i}$ 应尽可能高。

• 输出阻抗 $Z_{0}$ 应尽可能低。

• 开环电压增益 $A_{v}$ 应尽可能高。

• 输出失调电压应尽可能低。

• 工作带宽应尽可能高。

• CMRR 应尽可能高。

• 转换速率应尽可能高。

注- IC 741 运算放大器是最流行、最实用的运算放大器。