17、运算放大器：特性、配置与应用

运算放大器：特性、配置与应用

1. 运算放大器概述

运算放大器（op amps）具有高度的通用性，可用于执行诸如加法、减法、乘法、积分和微分等数学运算。许多电子电路，如放大器、滤波器、振荡器和触发器等，都将运算放大器作为不可或缺的元件。接下来，我们将探讨运算放大器的特性、非理想特性，并使用PSPICE和MATLAB程序对运算放大器滤波器和比较器电路进行分析。

2. 反相和同相配置

2.1 理想与实际运算放大器特性

从信号角度看，运算放大器是一种三端器件。理想运算放大器具有无限大的输入电阻、零输出电阻、零失调电压、无限的频率响应、无限的共模抑制比和无限的开环增益。而实际的运算放大器，其开环增益虽大但有限，范围在10⁵到10⁹Ω之间；输入电阻非常大，在10⁶到10¹⁰Ω之间；输出电阻可能在50到125Ω之间；失调电压小但不为零，频率响应与理想情况有较大偏差。

2.2 反相配置

反相闭环配置是运算放大器的一种基本配置。在这种配置中，输出电压与输入电压的关系为：
[
\frac{V_0}{V_{IN}} = - \frac{Z_2}{Z_1}
]
输入阻抗为：
[
Z_{IN} = Z_i
]

2.2.1 反相放大器

当(Z_1 = R_1)且(Z_2 = R_2)时，构成反相放大器，其闭环增益为：
[
\frac{V_0}{V_{IN}} = - \frac{R_2}{R_1}
]

2.2.2 米勒积分器

若(Z_1 = R_1)且(Z_2 = \frac{