運(yùn)放基本原理及計(jì)算常用知識

一、背景

運(yùn)算放大器做為常用器件，對于其基本工作計(jì)算原理，你是否很清晰呢? 如下圖所示，電路工作原理如何，下面的文章，對運(yùn)放基礎(chǔ)知識進(jìn)行梳理。

二、運(yùn)放基本原理及計(jì)算常用知識

理想運(yùn)算放大器如圖所述，

它具有2個(gè)差分的輸入端u+和u-,一個(gè)單端輸出端uo，它們之間具有的關(guān)系, 其中Auo為運(yùn)放的開環(huán)電壓增益。

uo ?= Auo(u+-u-)

理想運(yùn)放具有如下特點(diǎn)：

1. ?? Auo足夠大，一般無窮大，它的下限截至頻率為0，上限截至頻率無窮大。

2. ???兩個(gè)輸入端均具有無窮大的輸入阻抗，即流進(jìn)、流出的電流為0。

3. ???輸出端輸出電阻為0。

由以上特點(diǎn)，衍生出2個(gè) 非常重要的概念，也是其工作在線性區(qū)經(jīng)常用到的概念，需牢記。

a.????虛短的概念

由公式uo ?= Auo(u+-u-)可知，因?yàn)殚_環(huán)增益為無窮大，即u+-u-接近0，相當(dāng)于短路，但是真實(shí)不是短路的，所以為虛短，在后面的計(jì)算中經(jīng)常用到。

b.????虛斷的概念

因?yàn)檩斎攵说碾娮锜o窮大，電流為0，看起來就像斷開，實(shí)際并未斷開，所以是虛斷。

三、原理運(yùn)用

有了以上基礎(chǔ)，在看第一張圖；其中U3 根據(jù) 虛短的概念，3腳和2腳相等，而3腳是輸入，6腳是輸出，且6腳和2腳相連，因此 輸入和輸出相等，所以它就是通常所說的電壓跟隨器。

?

下面U4 A因?yàn)槠錇殚_環(huán)，所以其未工作在運(yùn)放的線性區(qū)，因此不必用虛短和虛端的概念去分析，它就是放大倍數(shù)無窮大，工作在2個(gè)極端，為運(yùn)放的供電電源，運(yùn)放的參考地，在實(shí)際應(yīng)用中的器件，將其稱為比較器；即2腳比3腳電壓高，則輸出為芯片的參考GND電源，2腳比3腳電壓低，則輸出接近芯片的電源電壓。

?

U8 A是帶有反饋的運(yùn)放，就可以用虛短和虛斷的概念去分析了，虛短，2腳和3腳相等，3腳下拉對GND，因此2腳電壓為0；虛斷，流入2腳的電流為0；因此流過R12和R13的電流相等；因此（Ui-0）/R12= (0-Uo)/R13;因此

Uo=-(Ui/R12)*R13；就是通常說的反向放大電路；在這個(gè)電路中，因R12和R13相等，相當(dāng)于輸出反向。