淺談理想的電壓反饋型運算放大器

簡介
　　運算放大器是線性設(shè)計的基本構(gòu)建模塊之一。在經(jīng)典模式下，運算放大器由兩個輸入引腳和一個輸出引腳構(gòu)成，其中一個輸入引腳使信號反相，另一個輸入引腳則保持信號的相位。運算放大器的標準符號如圖1所示。其中略去了電源引腳，該引腳顯然是器件工作的必需引腳。
　　
　　圖1：運算放大器的標準符號
　　運算放大器“的標準簡稱是”運放“。這一名稱源于放大器設(shè)計的早期，當時運算放大器應用于模擬計算機中。（是的，第一代計算機是模擬的，不是數(shù)字的。）當這種基礎(chǔ)放大器與幾個外部元件配合使用時，可以執(zhí)行各種數(shù)學”運算“，如加、積分等。模擬計算機的主要用途之一體現(xiàn)在第二次世界大戰(zhàn)期間，當時，它們被用來繪制彈道軌跡。有關(guān)運算放大器的歷史，請看參考文獻2.
　　理想的電壓反饋（VFB）模型
　　理想的電壓反饋（VFB）運算放大器經(jīng)典模型具有以下特征：
　　1.輸入阻抗無窮大
　　2.帶寬無窮大
　　3.電壓增益無窮大
　　4.零輸出阻抗
　　5.零功耗
　　雖然這些并不現(xiàn)實，但這些理想標準決定著運算放大器的質(zhì)量。
　　這就是所謂的電壓反饋（VFB）模型。這類運算放大器包括帶寬在10 MHz以下的幾乎所有運算放大器，以及帶寬更高的運算放大器的90%.電流反饋（CFB）是另一種運算放大器架構(gòu)，我們將在另一教程中討論。圖2總結(jié)了理想的電壓反饋運算放大器的屬性。
　　
　　圖2：理想的電壓反饋運算放大器的屬性
　　基本工作原理
　　理想的運算放大器的基本工作原理非常簡單。首先，我們假定輸出信號的一部分反饋至反相引腳，以建立放大器的固定增益。這是負反饋。通過運算放大器輸入引腳的任何差分電壓都將與放大器的開環(huán)增益（對于理想的運算放大器，該值無窮大）相乘。如果該差分電壓的幅度在反相（–）引腳上為正且高于同相（+）引腳，則輸出會變成負。如果差分電壓的幅度在同相（+）引腳上為正且高于反相（–）引腳，則輸出電壓將變成正。放大器的無窮大開環(huán)增益會嘗試迫使差分輸入電壓變?yōu)榱阒怠Ｖ灰斎牒洼敵鎏幱诜糯笃鞯墓ぷ麟妷悍秶畠?nèi)，就會使差分輸入電壓保持于零，輸出為輸入電壓與反饋網(wǎng)絡(luò)決定的增益之積。請注意，輸出對差模電壓而非共模電壓作出反應。