理想運(yùn)算放大器的特點(diǎn)分析

　　實(shí)際運(yùn)放的開環(huán)電壓增益非常大，可以近似認(rèn)為A=∞和e=0。此時(shí)，有限增益運(yùn)放模型可以進(jìn)一步簡化為理想運(yùn)放模型，簡稱理想運(yùn)放。

　　理想運(yùn)算放大器特性

　　一個(gè)理想的運(yùn)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(yùn)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(diǎn)的電流信號(hào)恒為零，亦即輸入阻抗無限大。

　　理想運(yùn)放模型的符號(hào)及轉(zhuǎn)移特性曲線

　　趨近于零的輸出阻抗（Zout=0）：理想運(yùn)算放大器的輸出端是一個(gè)完美的電壓源，無論流至放大器負(fù)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(yùn)算放大器的一個(gè)重要性質(zhì)就是開回路的狀態(tài)下，輸入端的差動(dòng)信號(hào)有無限大的電壓增益，這個(gè)特性使得運(yùn)算放大器十分適合在實(shí)際應(yīng)用時(shí)加上負(fù)反饋組態(tài)。

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

　　無限大的帶寬：理想的運(yùn)算放大器對(duì)于任何頻率的輸入信號(hào)都將以一樣的差動(dòng)增益放大之，不因?yàn)樾盘?hào)頻率的改變而改變。

　　理想運(yùn)算放大器工作特點(diǎn)

　　理想運(yùn)放工作在線性區(qū)

　　理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，輸出電壓與輸入電壓呈現(xiàn)線性關(guān)系，其中，u0是集成運(yùn)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(yùn)放的特征，可以導(dǎo)出工作在線性區(qū)時(shí)集成運(yùn)放的兩個(gè)重要特點(diǎn)。

　　1）理想運(yùn)放的差模輸入電壓等于零

　　由于理想運(yùn)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(diǎn)短路一樣，但兩點(diǎn)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(yùn)放的輸入電流等于零

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

　　此時(shí)，同相輸入端電流和反相輸入端電流都等于零，如同兩點(diǎn)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(yùn)放工作在線性區(qū)的兩條重要結(jié)論。

　　理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)

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

　　理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，也有兩個(gè)重要特點(diǎn)。

　　1）當(dāng)理想運(yùn)放的u+≠u- 時(shí)，理想運(yùn)放的輸出電壓達(dá)到飽和值

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

　　當(dāng)u+ 《u-時(shí)，集成運(yùn)放工作在負(fù)向飽和壓，輸出電壓為負(fù)飽和值，

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

　　2）理想運(yùn)放的輸入電流等于零

　　由于理想運(yùn)放的輸入電阻r甜-∞，盡管輸入電壓u+≠“，仍可認(rèn)為此時(shí)輸入電流為零。

　　理想運(yùn)算放大器的特點(diǎn)分析

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

　　理想運(yùn)算放大器（有時(shí)簡稱運(yùn)放）的特點(diǎn)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(hào)源電流，近于電壓控制特性，從而導(dǎo)出“虛斷”概念；

　　（2）極小的輸出電阻

　　具有（在負(fù)載能力以內(nèi)）不挑負(fù)載，適應(yīng)任意負(fù)載的特性。后級(jí)負(fù)載電路的阻抗大小不會(huì)影響到輸出電壓。

　　（3）無窮大的電壓放大倍數(shù)（可達(dá)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(fù)反饋）模式下，且實(shí)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(jī)比較兩輸入端的電位高低，不等時(shí)輸出級(jí)即時(shí)做出調(diào)整動(dòng)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(dǎo)出“虛短”概念。

　　其實(shí)，在放大過程中，是在進(jìn)行著“放大不離比較，比較不離放大”動(dòng)態(tài)平衡的調(diào)整。

　　整個(gè)模擬電路教程，在大學(xué)或高職高專的正統(tǒng)教學(xué)規(guī)程上，其內(nèi)容相當(dāng)龐大，而學(xué)習(xí)難度尤高，尤其牽涉太多的高等數(shù)字運(yùn)算，因而學(xué)習(xí)運(yùn)算電路，被相當(dāng)多的學(xué)子視為畏途，更有人將模擬電路稱之為“魔電”，越學(xué)越暈，導(dǎo)致不能學(xué)以致用。以我本人幾十年來對(duì)電子電路的原理掌握和實(shí)踐應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)為據(jù)，寫就該章。就我看來，整個(gè)運(yùn)放電路的應(yīng)用，如果用3個(gè)課時(shí)來解決掉，掌握原理和檢修方法，一步到位修運(yùn)放電路，是完全可以實(shí)現(xiàn)的。