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明輝小百科-運算放大器的工作原理你知道嗎？ |
發(fā)布時間:2022/7/6 13:52:31 訪問量：387
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明輝小百科-運算放大器的工作原理你知道嗎？
運算放大器簡稱運放，由于早期應用于模擬計算機中，用以實現(xiàn)數(shù)學運算，故得名“運算放大器”。主要是用在模擬電路中，比如放大器、比較器、模擬運算器，是電子工程師經(jīng)常要用到的器件。運算放大器是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡共同組成某種功能模塊。它是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。其輸出信號可以是輸入信號加、減或微分、積分等數(shù)學運算的結(jié)果。運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現(xiàn)，也可以實現(xiàn)在半導體芯片當中。
而隨著半導體技術(shù)的發(fā)展，大部分的運放是以單芯片的形式存在。運放的種類繁多，廣泛應用于電子行業(yè)當中。要想更好用好運放，透徹地了解運算放大器工作原理是必須的。
一、運算放大器工作原理是什么?
運算放大器（OperaTIonal Amplifier,簡稱OP、OPA、OPAMP）是一種直流耦合﹐差模（差動模式）輸入、通常為單端輸出（DifferenTIal-in, single-ended output）的高增益（gain）電壓放大器，因為剛開始主要用于加法，乘法等運算電路中，因而得名。一個理想的運算放大器必須具備下列特性：無限大的輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無限大的開回路增益、無限大的共模排斥比的部分、無限大的頻寬。最基本的運算放大器如圖1-1。一個運算放大器模組一般包括一個正輸入端(OP_P)、一個負輸入端(OP_N)和一個輸出端(OP_O)。
通常使用運算放大器時，會將其輸出端與其反相輸入端（inverTIng input node）連接，形成一負反饋（negaTIve feedback）組態(tài)。原因是運算放大器的電壓增益非常大，范圍從數(shù)百至數(shù)萬倍不等，使用負反饋方可保證電路的穩(wěn)定運作。但是這并不代表運算放大器不能連接成正回饋（positive feedback），相反地，在很多需要產(chǎn)生震蕩訊號的系統(tǒng)中，正回饋組態(tài)的運算放大器是很常見的組成元件。
當一個理想運算放大器采用開回路的方式工作時，其輸出與輸入電壓的關(guān)系式如下：
Vout = ( V+ -V-) * Aog
其中Aog代表運算放大器的開環(huán)回路差動增益（open-loop differential gai由于運算放大器的開環(huán)回路增益非常高，因此就算輸入端的差動訊號很小，仍然會讓輸出訊號「飽和」（saturation），導致非線性的失真出現(xiàn)。因此運算放大器很少以開環(huán)回路出現(xiàn)在電路系統(tǒng)中，少數(shù)的例外是用運算放大器做比較器（comparator），比較器的輸出通常為邏輯準位元的「0」與「1」。 |
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