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什么是運算放大器?運算放大器工作原理

出處:電子工程網 發布于:2019-05-25 14:04:48 | 278 次閱讀

  運算放大器(簡稱“運放”)是具有很高放大倍數的電路單元。在實際電路中,通常結合反饋網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、積分等數學運算的結果。由于早期應用于模擬計算機中,用以實現數學運算,故得名“運算放大器”。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,也可以實現在半導體芯片當中。隨著半導體技術的發展,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當中。
   運算放大器是一種直流耦合﹐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。原因是運算放大器的電壓增益非常大,范圍從數百至數萬倍不等,使用負反饋方可保證電路的穩定運作。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,在很多需要產生震蕩訊號的系統中,正回饋組態的運算放大器是很常見的組成元件。
  開環回路運算放大器如圖1-2,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系式如下:
  Vout = ( V+ -V-) * Aog
  其中Aog代表運算放大器的開環回路差動增益(open-loop differential gai由于運算放大器的開環回路增益非常高,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。因此運算放大器很少以開環回路出現在電路系統中,少數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。
  閉環負反饋
  將運算放大器的反向輸入端與輸出端連接起來,放大器電路就處在負反饋組態的狀況,此時通常可以將電路簡單地稱為閉環放大器。閉環放大器依據輸入訊號進入放大器的端點,又可分為反相(inverting)放大器與非反相(non-inverting)放大器兩種。
  反相閉環放大器如圖1-3。假設這個閉環放大器使用理想的運算放大器,則因為其開環增益為無限大,所以運算放大器的兩輸入端為虛接地(virtual ground),其輸出與輸入電壓的關系式如下:
  Vout = -(Rf / Rin) * Vin
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  增益帶寬積:1MHz
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  電壓-電源,單/雙(±):1.8 V ~ 6 V
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 原文鏈接:http://www.eechina.com/thread-563879-1-1.html
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關鍵詞:運算放大器

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