理想化的運算放大器特性介紹

以下各節(jié)將解釋理想化的特性，并將其與我們在實際運算放大器中觀察到的行為進行比較。理想化的運算放大器是一種有用的設(shè)計工具，但您還需要培養(yǎng)識別運算放大器理論和運算放大器現(xiàn)實之間的差異在電路的實際性能中發(fā)揮重要作用的情況的能力。

無限收益

起初，這個屬性聽起來非?；闹?。具有無限增益的放大器將把一個很小的輸入信號轉(zhuǎn)換成一個無限大的輸出信號。對于無限輸出電壓，您無能為力，而且在任何情況下，輸出都不會是無限的——它受電源電壓的限制。

在運算放大器的情況下，無限增益會導致電路在每次皮伏噪聲產(chǎn)生差異時在正軌或負軌上飽和 伏一世N+VIN+ 和 伏一世N-VIN?。

顯然，當單獨使用運算放大器時，無限增益并不是很有用。然而，我們幾乎總是在負反饋配置中使用運算放大器，在這些情況下，無限增益確實是一個非常有用的假設(shè)。

運算放大器的增益通常在 10? 到 10? V/V 范圍內(nèi)。雖然肯定比 ∞ V/V 小得多，但這些增益足夠大以確保負反饋電路的實際閉環(huán)增益非常接近理論值。

無限共模抑制

之前的視頻展示了作為壓控電壓源 （VCVS） 的運算放大器。該源的控制電壓為 （，這意味著完全消除兩個輸入信號中存在的電壓：影響輸出幅度的唯一因素是兩個輸入幅度之間的差異。伏一世N+——伏一世N——）VIN+–VIN–）無限共模抑制是不現(xiàn)實的，因為它需要完美的制造。然而，現(xiàn)實生活中的運算放大器提供的共模抑制能力足以滿足典型應用的需求。

零輸入電流

我們假設(shè)沒有電流流入或流出運算放大器的輸入端子。表達此假設(shè)的另一種方式是運算放大器具有無限輸入阻抗。

實際運算放大器的輸入阻抗是有限的，但通常足夠大以確?？梢院雎圆挥嫷碾娏髁?。運算放大器還具有輸入偏置電流，即流經(jīng)輸入端子并使 IC 內(nèi)部電路能夠運行的電流。BJT 運算放大器的輸入偏置電流很小，而 MOSFET 運算放大器的輸入偏置電流極??；然而，如果電路沒有為這些電流提供適當?shù)闹绷髀窂?，它們將導致嚴重的問題。

零輸出阻抗

VCVS 運算放大器模型沒有顯示任何與輸出端子串聯(lián)的電阻。這表明理想化的運算放大器具有零輸出阻抗。

現(xiàn)實生活中的運算放大器的輸出電阻可能在 50 到 200 Ω 范圍內(nèi)，但有效輸出電阻會因負反饋而大大降低。在某些情況下，將輸出電阻納入運算放大器電路的仔細分析是合適的。

無限帶寬

最后一個理想化的運算放大器特性是最不切實際的。VCVS 模型不包含任何與頻率相關(guān)的元素，因此，理想化運算放大器的運行不受輸入信號頻率的影響。換句話說，運算放大器的頻率響應將繪制為一條向無限頻率延伸的平坦線。

當目標是了解運算放大器操作的最基本方面時，此假設(shè)是一個很好的起點，但許多通用運算放大器的帶寬實際上相當窄，并且現(xiàn)實生活中的運算放大器頻率響應起著突出的作用在許多設(shè)計和分析任務(wù)中發(fā)揮作用。我們將在以后的視頻中更徹底地介紹這個重要主題。

概括

理想化的運算放大器展現(xiàn)出各種有助于我們理解和實現(xiàn)運算放大器的特性。

這些特性在現(xiàn)實生活中的運算放大器中不存在，但它們是合理的近似值，通常會導致功能齊全的電路。

理想化的運算放大器具有無限增益、無限共模抑制、零輸入電流、零輸出阻抗和無限帶寬。
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