1、运算放大器的基本工作原理理想运算放大器的工作原理关于运算放大器的概念，前面虽然已经介绍过了，这里再稍微详细的介绍一下。由于运算放大器的增益极高，所以不能在两输入端之间加上输入信号，而一定要用作反馈放大器。这种运算放大器基本上可分为图 2 9所示的非倒相放大电路和图 2 10所示的倒相放大电路两类。(a)非倒相放大电路首先，我们来讨论非倒相放大电路。设 IN+端和 IN端的电压分别为 和 ，并认为运算放大器的增益无限大，则为要获得有限的输出电压，则 = 。这点则是运算放大器工作中的一大特征。在此前提下，分析电路工作就能变得十分简单。根据此特征，输入与输出的关系为：(b)倒相放大电路下面我们来分析
2、倒相放大电路。 = ，这点是与非倒相放大电路情况相同的， 所以=0V。这样，尽管有输入信号，然而 端处为 0V 。恰似接地，所以被叫做假想接地。于是，若讨论流经 、 的电流 I ，由于运算放大器的输入电流为 0 ，则据此，可得出输入与输出的关系可见，非倒相放大器和倒相放大电路，是从对应于输入，其输出是否倒向这一事实出发而得名的。(c)差分放大电路如图 2 11 所示，可将两个这种放大电路组合成差分放大电路。 端的电压 由和 分压而得流经 和 的电流 I为由上述两式可得其中，如设 ， ，则即差分放大器能够获得 和 之差成正比的输出。实际的运算放大器以上所述是均是理想的运算放大器的情况。实际上，运
3、算放大器的增益不可能无限大，有电流向 、 端子流入（或流出），并且其电流不一定相等。即使在无信号时， 、之间也有一定的电压。(a)输入偏置电流( )的影响如果运算放大器的输入级由晶体管构成，要使电路能正常工作，应有偏置电流（基极电流）流过。该输入偏置电流流经反馈电阻时，会产生压降，从而造成输出误差。在图 2 12 电路中，尽管无输入，但是在输出端也会出现位移电压 。此为：由于 ，设 / ( 与 并联的值 ) ，则 0，输入偏流的影响消失。并且，采取 C 耦合，将电容器与 串连时，若设 ，则 0。对于采用场效应管构成输入级的运算放大器，由于输入偏流几乎可以忽略不计，不必产生过去的顾虑。但是，由于
4、采用场效应管输入的运算放大器来讲，如果温度上升 10摄氏度 ，则输入偏流将增高两倍，因此，这种运算放大器必须避免在高温情况下使用。(b)输入位移电流（ ）的影响在前项中，设 端、 端的输入偏流 、 相等，但实际上二者之间多少有些不同， 与 之差被叫做输入位移电流。当设定常数，而使输入偏流不致产生影响时，因输入位移电流 所造成的输出位移电压为： .它与 与 无关，于是对于通过双极型输入运算放大器来讲， 的上限值为 100，希望 值更大时，应使用场效应管输入运算放大器。(c)输入位移电压（ ）的影响在造成输出误差的原因中，有输入偏流，输入位移电流，还有输入位移电压。如图 2 13 所示，虽然没有信
5、号，然而工作时宛如在输入端加上了 的电压。因此，在输出端出现了增益倍数的 电压。这与输入偏流和输入位移电流不同，不能通过电阻值得设定来减小其影响。因此，对单运算放大器来讲，一般具有片位移电压调节端子，如图 2 14所示，接入可变电阻，可以将位移调整为 0。(3)参数的设定现在来分析图 2 15 所示的非倒相放大电路。以此电路制作增益 10（ 20dB）的放大电路时，增益 为：因此， 与 、 的绝对值无关，可有其比值决定。 当反馈电阻过小时现设 、 ，计算出 10。那么在实际使用运算放大器，采用上述电阻值时，看看是否能获得增益为 10的放大电路。回答是否定的。其原因在于，对于运算放大器来讲， 是
6、负载，若 出现振幅，则与此对应的电流将流经 、 。一般的运算放大器的输出电流不超过 20mA。若按此计算， 仅会出现在振幅为 200mV左右的信号（图 2 16 ）并且，由于开环增益大大下降，不仅得不到必要的增益（这里为 10），而且失真率也大大增加了。 反馈电阻过大时那么设 、 ，情况又将如何呢？这样一来，前述情况不存在了。此时，无论增益，还是振幅均可获得需要的数值。然而，现在又会出现其他的问题。流经 端子的输入偏流的影响不能完全忽略不计，出现输出位移，最坏的情况下输出将出现饱和现象。寄生电容的影响也不能忽视，当信号频率增高时，增益将失常，电阻引起的热噪声的影响增加，输出噪声会增加。 反馈电阻适当的范围如上所述， 、 的值存在着一个适当的区域，这个区域通常为几百欧至几千欧。通常，选取 为几千欧至几十千欧（图 2 15）这一电阻范围不仅使用于非倒相放大电路，而且对于倒相放大电路或差分放大电路也是适用的。但是，在这种情况下，从输出端到 端之间的反馈电阻值（图 2 10 的 、图 2 11的 ）应在几千欧以上。Click below to find more Mipaper at .tw Mipaper at .tw
