添加時間：2019/10/24 10:33:51 文章作者：手機信號放大器 文章來源：手機信號放大器
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)。
手機信號放大器-運算放大器原理-大功率手機信號放大器
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。
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開環回路
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。
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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：
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Vout = -(Rf / Rin) * Vin
非反相閉環放大器如圖1-4。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電壓差幾乎為零，其輸出與輸入電壓的關系式如下： Vout = ((R2 / R1) + 1) * Vin
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閉環正回饋
將運算放大器的正向輸入端與輸出端連接起來，放大器電路就處在正回饋的狀況，由于正回饋組態工作于一極不穩定的狀態，多應用于需要產生震蕩訊號的應用中。
理想運放和理想運放條件
在分析和綜合運放應用電路時，大多數情況下，可以將集成運放看成一個理想運算放大器。理想運放顧名思義是將集成運放的各項技術指標理想化。由于實際運放的技術指標比較接近理想運放，因此由理想化帶來的誤差非常小，在一般的工程計算中可以忽略。
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理想運放各項技術指標具體如下：
1．開環差模電壓放大倍數Aod = ∞；
2．輸入電阻Rid = ∞；輸出電阻Rod =0
3．輸入偏置電流IB1=IB2=0 ；
4．失調電壓UIO、失調電流IIO 、失調電壓溫漂
看完這篇，你再說你是否了解運算放大器，這里盤點運放運用大全
、失調電流溫漂
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均為零；
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5．共模抑制比CMRR = ∞；；
6．-3dB帶寬fH = ∞ ；
7．無內部干擾和噪聲。
實際運放的參數達到如下水平即可以按理想運放對待：
電壓放大倍數達到104～105倍；輸入電阻達到105Ω；輸出電阻小于幾百歐姆；
外電路中的電流遠大于偏置電流；失調電壓、失調電流及其溫漂很小，造成電路的漂移在允許范圍之內，電路的穩定性符合要求即可；輸入最小信號時，有一定信噪比，共模抑制比大于等于60dB；帶寬符合電路帶寬要求即可。
運算放大器中的虛短和虛斷含意
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理想運放工作在線性區時可以得出二條重要的結論：
虛短
因為理想運放的電壓放大倍數很大，而運放工作在線性區，是一個線性放大電路，輸出電壓不超出線性范圍（即有限值），所以，運算放大器同相輸入端與反相輸入端的電位十分接近相等。在運放供電電壓為±15V時，輸出的最大值一般在10～13Ｖ。所以運放兩輸入端的電壓差，在1mV以下，近似兩輸入端短路。這一特性稱為虛短，顯然這不是真正的短路，只是分析電路時在允許誤差范圍之內的合理近似。
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虛斷
由于運放的輸入電阻一般都在幾百千歐以上，流入運放同相輸入端和反相輸入端中的電流十分微小，比外電路中的電流小幾個數量級，流入運放的電流往往可以忽略，這相當運放的輸入端開路，這一特性稱為虛斷。顯然，運放的輸入端不能真正開路。
運用“虛短”、“虛斷”這兩個概念，在分析運放線性應用電路時，可以簡化應用電路的分析過程。運算放大器構成的運算電路均要求輸入與輸出之間滿足一定的函數關系，因此均可應用這兩條結論。如果運放不在線性區工作，也就沒有“虛短”、“虛斷”的特性。如果測量運放兩輸入端的電位，達到幾毫伏以上，往往該運放不在線性區工作，或者已經損壞。
