淺談理想的電壓反饋型運(yùn)算放大器

簡介
　　運(yùn)算放大器是線性設(shè)計(jì)的基本構(gòu)建模塊之一。在經(jīng)典模式下，運(yùn)算放大器由兩個(gè)輸入引腳和一個(gè)輸出引腳構(gòu)成，其中一個(gè)輸入引腳使信號反相，另一個(gè)輸入引腳則保持信號的相位。運(yùn)算放大器的標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)算放大器的標(biāo)準(zhǔn)符號
　　運(yùn)算放大器“的標(biāo)準(zhǔn)簡稱是”運(yùn)放“。這一名稱源于放大器設(shè)計(jì)的早期，當(dāng)時(shí)運(yùn)算放大器應(yīng)用于模擬計(jì)算機(jī)中。（是的，第一代計(jì)算機(jī)是模擬的，不是數(shù)字的。）當(dāng)這種基礎(chǔ)放大器與幾個(gè)外部元件配合使用時(shí)，可以執(zhí)行各種數(shù)學(xué)”運(yùn)算“，如加、積分等。模擬計(jì)算機(jī)的主要用途之一體現(xiàn)在第二次世界大戰(zhàn)期間，當(dāng)時(shí)，它們被用來繪制彈道軌跡。有關(guān)運(yùn)算放大器的歷史，請看參考文獻(xiàn)2.
　　理想的電壓反饋（VFB）模型
　　理想的電壓反饋（VFB）運(yùn)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(shí)，但這些理想標(biāo)準(zhǔn)決定著運(yùn)算放大器的質(zhì)量。
　　這就是所謂的電壓反饋（VFB）模型。這類運(yùn)算放大器包括帶寬在10 MHz以下的幾乎所有運(yùn)算放大器，以及帶寬更高的運(yùn)算放大器的90%.電流反饋（CFB）是另一種運(yùn)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(yùn)算放大器的屬性。
　　
　　圖2：理想的電壓反饋運(yùn)算放大器的屬性
　　基本工作原理
　　理想的運(yùn)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(fù)反饋。通過運(yùn)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(yùn)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(fù)。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?。只要輸入和輸出處于放大器的工作電壓范圍之?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(yīng)。