運(yùn)算放大器相關(guān)問題解答

1.一般反相/同相放大電路中都會有一個平衡電阻，這個平衡電阻的作用是什么呢?

(1) 為芯片內(nèi)部的晶體管提供一個合適的靜態(tài)偏置。

(2)消除靜態(tài)基極電流對輸出電壓的影響，大小應(yīng)與兩輸入端外界直流通路的等效電阻值平衡，這也是其得名的原因。

2.同相比例運(yùn)算放大器，在反饋電阻上并一個電容的作用是什么?

(1)反饋電阻并電容形成一個高通濾波器, 局部高頻率放大特別厲害。

(2)防止自激。

3.運(yùn)算放大器同相放大電路如果不接平衡電阻有什么后果?

燒毀運(yùn)算放大器，有可能損壞運(yùn)放,電阻能起到分壓的作用。

4.在運(yùn)算放大器輸入端上拉電容，下拉電阻能起到什么作用?

(1)是為了獲得正反饋和負(fù)反饋的問題，這要看具體連接。比如我把現(xiàn)在輸入電壓信號，輸出電壓信號，再在輸出端取出一根線連到輸入段，那么由于上面的那個電阻，部分輸出信號通過該電阻后獲得一個電壓值，對輸入的電壓進(jìn)行分流，使得輸入電壓變小，這就是一個負(fù)反饋。因?yàn)樾盘栐摧敵龅男盘柨偸遣蛔兊模ㄟ^負(fù)反饋可以對輸出的信號進(jìn)行矯正。

5.運(yùn)算放大器接成積分器，在積分電容的兩端并聯(lián)電阻RF的作用是什么?

泄放電阻，用于防止輸出電壓失控。

6.為什么一般都在運(yùn)算放大器輸入端串聯(lián)電阻和電容?

如果你熟悉運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路的話，你會知道，不論什么運(yùn)算放大器都是由幾個幾個晶體管或是MOS管組成。在沒有外接元件的情況下，運(yùn)算放大器就是個比較器，同相端電壓高的時候，會輸出近似于正電壓的電平，反之也一樣……但這樣運(yùn)放似乎沒有什么太大的用處，只有在外接電路的時候，構(gòu)成反饋形式，才會使運(yùn)放有放大，翻轉(zhuǎn)等功能。

7.運(yùn)算放大器同相放大電路如果平衡電阻不對有什么后果?

(1)同相反相端不平衡，輸入為0時也會有輸出，輸入信號時輸出值總比理論輸出值大(或小)一個固定的數(shù)。

(2)輸入偏置電流引起的誤差不能被消除。

8.理想集成運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)是多少?輸入阻抗是多少?其同相輸入端和反相輸入端之間的電壓是多少?

放大倍數(shù)是無窮大，輸入阻抗是無窮小，同向輸入和反向輸入之間電壓幾乎相同(不是0哦!比如同向端為10V，反向端為9.999999V)。

9.請問，為什么理想運(yùn)算放大器的開環(huán)增益為無限大?

(1)實(shí)際的運(yùn)放開環(huán)增益達(dá)到10萬以上，非常非常大所以把實(shí)際運(yùn)算放大器理的開環(huán)增益想化為無窮大，并由此導(dǎo)出虛地。

(2)導(dǎo)出虛地只是針對反相放大器而言吧。運(yùn)算放大器的開環(huán)增益無窮大，可以使得我們在設(shè)計電路的時候，閉環(huán)增益可以不受開環(huán)增益的限制，而僅僅取決于外部元件。就是犧牲大的開環(huán)增益換取閉環(huán)增益的穩(wěn)定性。

(3)導(dǎo)出虛地是針對運(yùn)放在負(fù)反饋接法時不僅僅是反相放大器;正反饋時沒有虛地。

(4)很好理解假設(shè)增益很小, 則對于一個輸出電壓，,加在運(yùn)放兩端的電壓的差值相對較大，,如果接成負(fù)反饋狀態(tài)，就會帶來運(yùn)放兩端的電壓的不一致，從而引起放大的誤差 。

(5)運(yùn)放“虛短” 的實(shí)現(xiàn)有兩個條件：

1 ) 運(yùn)放的開環(huán)增益A 要足夠大;

2 ) 要有負(fù)反饋電路。

10. 將輸入信號直接加到同相輸入端，反相輸入端通過電阻接地，,為什么U_ = U+ =Ui≠0?不是虛地嗎?

問題補(bǔ)充：構(gòu)成虛短要滿足一定的條件。那構(gòu)成虛地也要滿足一定的條件?是什么?為什么?

(1) 在同相放大電路中，輸出通過反饋的作用，使得U(+)自動的跟蹤U(-)，這樣U(+)-U(-)就會接近于0。好像兩端短路，所以稱“虛短”。

(2)由于虛短現(xiàn)象和運(yùn)放的輸入電阻很高，因而流經(jīng)運(yùn)放兩個輸入端的電流很小，接近于0，這個現(xiàn)象叫“虛斷”(虛斷是虛短派生的，不要以為兩者矛盾)

(3)虛地是在反相運(yùn)放電路中的，(+)端接地，(-)接輸入和反饋網(wǎng)絡(luò)。由于虛短的存在，U(-)和U(+)[電位等于0]很接近，所以稱(-)端虛假接地——“虛地”

(4)關(guān)于條件：虛短是同相放大電路閉環(huán)(簡單說就是有反饋)工作狀態(tài)的重要特征，虛地是反相放大電路在閉環(huán)工作狀態(tài)下的重要特征。注意理解虛短的條件(如“接近相等”)，應(yīng)該就ok 。

11.為什么運(yùn)放一般要反比例放大?

反相輸入法與同相輸入法的重大區(qū)別是：反相輸入法，由于在同相端接一個平衡電阻到地，而在這個電阻上是沒有電流的(因?yàn)檫\(yùn)算放大器的輸入電阻極大)，所以這個同相端就近似等于地電位，稱為“虛地”，而反相端與同相端的電位是極接近的，所以在反相端也存在“虛地”。

有虛地的好處是，不存在共模輸入信號，即使這個運(yùn)算放大器的共模抑制比不高，也保證沒有共模輸出。而同相輸入接法，是沒有“虛地”的，當(dāng)使用單端輸入信號時，就會產(chǎn)生共模輸入信號，即使使用高共模抑制比的運(yùn)算放大器，也還是會有共模輸出的。所以一般在使用時，都會盡量采用反相輸入接法。

12.有的運(yùn)放上電后即使不輸入任何電壓也會有輸出，而且輸出還不小，所以經(jīng)常用VCC/2 作為參考電壓。

(1)運(yùn)放在沒有任何輸入的情況下有輸出，是由運(yùn)放本身的設(shè)計結(jié)構(gòu)不對稱造成的，即產(chǎn)生了我們常說的輸入失調(diào)電壓Vos，它是運(yùn)放的一個很重要的性能參數(shù)。運(yùn)放常用VCC/2作為參考電壓是因?yàn)樵撨\(yùn)放處在單電源工作狀態(tài)下，在此時運(yùn)放真正的參考是VCC/2，故常在運(yùn)放正端提供一個VCC/2的直流偏置，在正負(fù)雙電源供電時還是常以地為參考的。運(yùn)放的選擇需注意很多事項(xiàng)，在不是很嚴(yán)格的條件下，常需考慮運(yùn)放的工作電壓、輸出電流、功耗、增益帶寬積、價格等。當(dāng)然，當(dāng)運(yùn)放在特殊條件下使用時，還需考慮不同的影響因子。

14.為什么由運(yùn)算放大器組成的放大電路一般都采樣反相輸入方式?

(1)反相輸入法與同相輸入法的重大區(qū)別是：反相輸入法，由于在同相端接一個平衡電阻到地，而在這個電阻上是沒有電流的(因?yàn)檫\(yùn)算放大器的輸入電阻極大)，所以這個同相端就近似等于地電位，稱為“虛地”，而反相端與同相端的電位是極接近的，所以，在反相端也存在“虛地”。有虛地的好處是，不存在共模輸入信號，即使這個運(yùn)算放大器的共模抑制比不高，也保證沒有共模輸出。而同相輸入接法，是沒有“虛地”的，當(dāng)使用單端輸入信號時，就會產(chǎn)生共模輸入信號，即使使用高共模抑制比的運(yùn)算放大器，也還是會有共模輸出的。所以，一般在使用時，都會盡量采用反相輸入接法。

(2)正相是振蕩器，反相才能穩(wěn)定放大器，接入負(fù)反饋

(3)從原理上看，接成同相比例放大電路是可以的。但實(shí)際應(yīng)用時被放大的信號(也就是差模信號)往往很小，此時就要注意抑制噪聲(通常表現(xiàn)為共模信號)。而同相比例放大電路對共模信號的抑制能力很差，需要放大的信號會被淹沒在噪聲中，不利于后期處理。所以一般選擇抑制能力較好的反相比例放大電路。

15. 運(yùn)放的重要特性?

(1)如果運(yùn)放兩個輸入端上的電壓均為0V，則輸出端電壓也應(yīng)該等于0V。但事實(shí)上，輸出端總有一些電壓，該電壓稱為失調(diào)電壓VOS。如果將輸出端的失調(diào)電壓除以電路的噪聲增益，得到結(jié)果稱為輸入失調(diào)電壓 或輸入?yún)⒖际д{(diào)電壓。這個特性在數(shù)據(jù)表中通常以VOS給出。VOS被等效成一個與運(yùn)放反相輸入端串聯(lián)的電壓源。必須對放大器的兩個輸入端施加差分電壓，以產(chǎn)生0V輸出。

(2)理想運(yùn)放的輸入阻抗無窮大，因此不會有電流流入輸入端。但是，在輸入級中使用雙極結(jié)晶體管(BJT)的真實(shí)運(yùn)放需要一些工作電流，該電流稱為偏置電流(IB)。通常有兩個偏置電流：IB+和IB-，它們分別流入兩個輸入端。IB值的范圍很大，特殊類型運(yùn)放的偏置電流低至60fA(大z每3μs通過一個電子)，而一些高速運(yùn)放的偏置電流可高達(dá)幾十mA。

(3)第一款單片運(yùn)放正常工作所需的電源電壓范圍為±15V。如今，由于電路速度的提高和采用低功率電源(如電池)供電，運(yùn)放的電源正在向低電壓方向發(fā)展。盡管運(yùn)放的電壓規(guī)格通常被指定為對稱的兩極電壓 (如±15V)，但是這些電壓卻不一定要求是對稱電壓或兩極電壓。對運(yùn)放而言，只要輸入端被偏置在有源區(qū)域內(nèi)(即在共模電壓范圍內(nèi))，那么±15V的電源就相當(dāng)于+30V/0V電源，或者+20V/–10V電源。

運(yùn)放沒有接地引腳，除非在單電源供電應(yīng)用中把負(fù)電壓軌接地。運(yùn)放電路的任何器件都不需要接地。高速電路的輸入電壓擺幅小于低速器件。器件的速度越高，其幾何形狀就越小，這意味著擊穿電壓就越低。由于擊穿電壓較低，器件就必須工作在較低電源電壓下。如今，運(yùn)放的擊穿電壓一般為±7V左右，因此高速運(yùn)放的電源電壓一般為±5V，它們也能工作在+5V 的單電源電壓下。對通用運(yùn)放來說，電源電壓可以低至+1.8V。這類運(yùn)放由單電源供電，但這不一定意味必須采用低電源電壓。單電源電壓和低電壓這兩個術(shù)語是兩個相關(guān)而獨(dú)立的概念。

審核編輯：湯梓紅