為什么要?jiǎng)?chuàng)造運(yùn)放呢？

| 預(yù)告 |

我們熟悉的基本元器件有電阻、電容、二極管、三極管等等，雖然運(yùn)放的內(nèi)部也集成了這些元器件，但在我們實(shí)際電路設(shè)計(jì)中運(yùn)放已經(jīng)成為了一個(gè)基本元器件。運(yùn)放一個(gè)重要的功能就是放大，但是我們知道單個(gè)晶體管也可以實(shí)現(xiàn)放大，那為什么還要?jiǎng)?chuàng)造運(yùn)放呢？

| 先看單管放大器 |

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上圖是個(gè)單管放大器，它優(yōu)點(diǎn)明顯就是 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低 。下面我們來討論一下它的缺點(diǎn)：

◆ 需要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，要使晶體管工作總是要設(shè)置一些偏置電壓使之符合某些特性曲線；

◆ 單個(gè)晶體管的增益離散度很大，穩(wěn)定性差，在生產(chǎn)中逐個(gè)去校正成本高。

◆ 設(shè)計(jì)并生產(chǎn)一種指定增益的放大器IC，對(duì)于IC廠商來說是極為簡(jiǎn)單的，但是實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中需要的增益卻是數(shù)不清的，廠商不可能做出無窮多種增益。

◆ 綜上最后兩點(diǎn)我們似乎應(yīng)該要?jiǎng)?chuàng)造這么一個(gè)器件， 這個(gè)器件所組成的放大器它的增益與單個(gè)晶體管的增益無關(guān)，只與它的外圍元器件有關(guān)。 此外，我們最后還會(huì)發(fā)現(xiàn)使用這個(gè)器件設(shè)置工作點(diǎn)極為簡(jiǎn)單甚至有些根本不用。那如何創(chuàng)造這個(gè)元器件，首先來簡(jiǎn)單地看一下負(fù)反饋放大器。

| 負(fù)反饋放大器 |

由哈爾德·布萊克（Harold Black）發(fā)明

A:開環(huán)增益、β：反饋系數(shù)、Aβ:環(huán)路增益

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· 數(shù)學(xué)描述 ·

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● 由上面的數(shù)學(xué)模型可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)Aβ>>1時(shí)，負(fù)反饋放大器的增益由β即反饋系數(shù)所決定，它與基本放大電路無關(guān)。

● 通常反饋網(wǎng)絡(luò)由電阻電容組成，有了這樣一種模型我們就可以直接通過調(diào)節(jié)阻容來決定放大器的增益，而不用去關(guān)注基本放大電路本身，這個(gè)基本放大電路就是所謂的運(yùn)算放大器。從這個(gè)原理上可以粗暴地說世界上只要生產(chǎn)一款運(yùn)放就可以滿足所有的應(yīng)用。

● 上式的紅色部分正是產(chǎn)生增益誤差的原因，我們能夠用虛短虛斷來分析運(yùn)放電路正是忽略了這一部分。

| 從負(fù)反饋模型到同相放大器 |

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■ 上圖虛線紅框就是反饋網(wǎng)絡(luò)。很容易就可以算出反饋系數(shù) β=R1/(R1+R2) ，當(dāng)然這是在運(yùn)放沒有輸入電流的情況下得到的，即所謂的虛斷。我們將完整的增益公式列出來：

■ 上式可以發(fā)現(xiàn)由負(fù)反饋模型推導(dǎo)出來的放大器增益公式與用虛短虛斷計(jì)算出來的一致。