理想運算放大器的特點分析

　　實際運放的開環(huán)電壓增益非常大，可以近似認為A=∞和e=0。此時，有限增益運放模型可以進一步簡化為理想運放模型，簡稱理想運放。

　　理想運算放大器特性

　　一個理想的運算放大器（ideal OPAMP）必須具備下列特性：

　　無限大的輸入阻抗（Zin=∞）：理想的運算放大器輸入端不容許任何電流流入，即上圖中的V+與V-兩端點的電流信號恒為零，亦即輸入阻抗無限大。

　　理想運放模型的符號及轉(zhuǎn)移特性曲線

　　趨近于零的輸出阻抗（Zout=0）：理想運算放大器的輸出端是一個完美的電壓源，無論流至放大器負載的電流如何變化，放大器的輸出電壓恒為一定值，亦即輸出阻抗為零。

　　無限大的開回路增益（Ad=∞）：理想運算放大器的一個重要性質(zhì)就是開回路的狀態(tài)下，輸入端的差動信號有無限大的電壓增益，這個特性使得運算放大器十分適合在實際應用時加上負反饋組態(tài)。

　　無限大的共模抑制比（CMRR=∞）：理想運算放大器只能對V+與V-兩端點電壓的差值有反應，亦即只放大V + ? V ? 的部份。對于兩輸入信號的相同的部分（即共模信號）將完全忽略不計。

　　無限大的帶寬：理想的運算放大器對于任何頻率的輸入信號都將以一樣的差動增益放大之，不因為信號頻率的改變而改變。

　　理想運算放大器工作特點

　　理想運放工作在線性區(qū)

　　理想運放工作在線性區(qū)時，輸出電壓與輸入電壓呈現(xiàn)線性關系，其中，u0是集成運放的輸出電壓；u+和u-分別是同相輸入端及反相輸入端的電壓；Auo是開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)。根據(jù)理想運放的特征，可以導出工作在線性區(qū)時集成運放的兩個重要特點。

　　1）理想運放的差模輸入電壓等于零

　　由于理想運放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)等于無窮大，而輸出電壓為確定數(shù)值，同相輸入端電壓與反相輸入端電壓近似相等，如同將u+和u-兩點短路一樣，但兩點的短路是虛假的短路，是等效短路，并不是真正的短路，所以把這種現(xiàn)象稱為“虛短”。

　　2）理想運放的輸入電流等于零

　　由于理想運放的開環(huán)輸入電阻rid - ∞，因此它不向信號源索取電流，兩個輸入端都沒有電流流入集成運放。

　　此時，同相輸入端電流和反相輸入端電流都等于零，如同兩點斷開一樣。而這種斷開也不是真正的斷路，是等效斷路，所以把這種現(xiàn)象稱為“虛斷”。

　　“虛短”和“虛斷”是分析理想運放工作在線性區(qū)的兩條重要結論。

　　理想運放工作在非線性區(qū)

　　集成運放工作在非線性區(qū)時，輸出電壓不再隨輸入電壓線性增長，而是達到飽和。

　　理想運放工作在非線性區(qū)時，也有兩個重要特點。

　　1）當理想運放的u+≠u- 時，理想運放的輸出電壓達到飽和值

　　當u+ 》u-時，集成運放工作在正向飽和區(qū)，輸出電壓為正飽和值，

　　當u+ 《u-時，集成運放工作在負向飽和壓，輸出電壓為負飽和值，

　　理想運放工作在非線性區(qū)時，u+≠u-，不存在“虛短”現(xiàn)象，式（5.1.1）也就不再成立。

　　2）理想運放的輸入電流等于零

　　由于理想運放的輸入電阻r甜-∞，盡管輸入電壓u+≠“，仍可認為此時輸入電流為零。

　　理想運算放大器的特點分析

　　集成運算放大器，簡稱運放。三端元件（雙端輸入、單端輸出的電路結構），理想三極管，高增益直流放大器。

　　理想運算放大器（有時簡稱運放）的特點如下：

　?。?）極大的輸入電阻

　　高輸入阻抗，輸入端流入電流近于0，幾乎不取用信號源電流，近于電壓控制特性，從而導出“虛斷”概念；

　　（2）極小的輸出電阻

　　具有（在負載能力以內(nèi)）不挑負載，適應任意負載的特性。后級負載電路的阻抗大小不會影響到輸出電壓。

　　（3）無窮大的電壓放大倍數(shù)（可達百萬或千萬倍）。這就決定了：在一定供電電壓條件下，放大器僅能工作閉環(huán)（負反饋）模式下，且實際的放大倍數(shù)是有限的；開環(huán)模式即為比較器狀態(tài)，輸出為高、低電平二態(tài)。

　　在閉環(huán)（有限放大倍數(shù)）狀態(tài)下，放大器的脾性是隨機比較兩輸入端的電位高低，不等時輸出級即時做出調(diào)整動作，放大的最后目的，是使兩輸入端電位相等（其差為0V），從而導出“虛短”概念。

　　其實，在放大過程中，是在進行著“放大不離比較，比較不離放大”動態(tài)平衡的調(diào)整。

　　整個模擬電路教程，在大學或高職高專的正統(tǒng)教學規(guī)程上，其內(nèi)容相當龐大，而學習難度尤高，尤其牽涉太多的高等數(shù)字運算，因而學習運算電路，被相當多的學子視為畏途，更有人將模擬電路稱之為“魔電”，越學越暈，導致不能學以致用。以我本人幾十年來對電子電路的原理掌握和實踐應用經(jīng)驗為據(jù)，寫就該章。就我看來，整個運放電路的應用，如果用3個課時來解決掉，掌握原理和檢修方法，一步到位修運放電路，是完全可以實現(xiàn)的。