什么是运算防大器?它有什么作用?

 

2022-11-08 09:26:50

晨欣小编

 2022-11-08 09:23:14

      运算放大器(Operational Amplifier)是一种差分放大器,具有高输入电阻、低输出电阻、高开放增益(开环增益),并具有可放大+输入引脚与-输入引脚间的电压差的功能。

  

  每个电路由正侧电源引脚、负侧电源引脚、+输入引脚、-输入引脚、输出引脚等5个引脚构成。

  

  *通常电源、输入、输出分类以外的引脚名称未进行统一

  

  

  

  运算放大器的电源引脚名称示例

  

  

  运算放大器要求的功能有高输入电阻(阻抗)和低输出电阻。 在下图【电压控制电压源放大器模型】中,输入电压和输出电压的关系如以下公式所示。

  

  电压控制电压源放大器模型

  

  

  公式

  

  信号电压Vs是通过电阻分压由信号源电阻Rs和运算放大器的输入电阻Ri分压而得,因此衰减的信号被输入运算放大器。

  

  但是,当Ri远远大于Rs(Ri=∞)时,公式的第1项可视作近似于1、Vs=Vi。

  

  关于以下第2项,放大了的输入电压AvVi被运算放大器的输出电阻Ro和负载电阻RL分压输出。

  

  此时,当Ro远远小于RL(Ro=0)时,第2项可近似于1,信号可在不衰减的状态下输出。

  

  这样的运算放大器被称为理想运算放大器。

  

  一般希望运算放大器具有高输入电阻、低输出电阻,尽量设计为接近理想运算放大器的电路结构。

  

  理想输入电阻和输出电阻

  

  信号电压Vs是通过电阻分压由信号源电阻Rs和运算放大器的输入电阻Ri分压而得,因此衰减的信号被输入运算放大器。

  

  但是,当Ri远远大于Rs(Ri=∞)时,公式的第1项可视作近似于1、Vs=Vi。

  

  关于以下第2项,放大了的输入电压AvVi被运算放大器的输出电阻Ro和负载电阻RL分压输出。

  

  此时,当Ro远远小于RL(Ro=0)时,第2项可近似于1,信号可在不衰减的状态下输出。

  

  这样的运算放大器被称为理想运算放大器。

  

  一般希望运算放大器具有高输入电阻、低输出电阻,尽量设计为接近理想运算放大器的电路结构。

  

  电压跟随电路

  

  运算放大器按其放大率放大引脚间的电压差,因此输出电压表示如下。

  

  公式

  

  当运算放大器的开放增益Av足够大时,可视为左边近似于0、Vs=VOUT。

  

  增益较低时,公式左边不可近似于0,这样,输出电压会发生误差。

  

  之所以希望运算放大器有高开放增益,是因为通过该增益可尽量缩小输出电压误差。

  

  高开放增益从其他角度来看,意味着应尽量减小+输入引脚和-输入引脚间的电位差。即,开放增益越大,VIN+=VIN-的关系成立的可能性就越大。该+输入引脚和-输入引脚的电位基本相等的关系被称为虚短、虚断或虚拟接地。

  

  构成负反馈电路使用时,该关系成立,可利用虚拟接地的特性设计应用电路。


 

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