32、运算放大器电路的多样应用与特性分析

运算放大器电路的多样应用与特性分析

在电子电路领域，运算放大器（op - amp）是一种极为重要的器件，它不仅能作为线性放大器使用，还能构成各种非线性电路，以满足不同的应用需求。下面将详细介绍几种常见的运算放大器电路及其特性。

1. 含非线性反馈元件的电路

在这类电路中，以使用场效应晶体管（FET）作为反馈元件的电路为例。假设电流 (I) 为正，输出通过（n 沟道）FET 与输入形成反馈。由于同相输入端接地（0V），反相输入端电压也应为 0V，此时可计算出电流 (I = 7V / 1.5k\Omega = 4.67mA)。由于运算放大器输入阻抗很大，该电流必然通过 FET。又因为 FET 的栅极和源极相连，即 (V_{gs} = 0)，所以电路的解应在晶体管特性曲线 (V_{gs} = 0) 上。沿着 (V_{gs} = 0V) 的曲线找到 (I_{ds} = 4.67mA) 对应的点，读取 (V_{ds}) 的值，进而得到 (V_{out} = -V_{ds} = -1.8V)。

需要注意的是，如果输入电压为 15V，假设为负反馈时 (I = 9.33mA)，但此时该电流在特性曲线上无解，这间接表明在这种情况下反馈无法使两个输入相等，负反馈假设不成立，需要重新思考问题。

2. 理想二极管电路

从电压角度看，该电路几乎像一个理想二极管。只有当二极管正向偏置时，输出与反相输入之间才会有连接；当二极管反向偏置时，反馈断开，放大器输出趋向负无穷，实际中会达到运算放大器能提供的最大负值（通常接近负电源电压）。

假设存在负反馈，运算放大器的两个输入相等，即 (V_{out} = V_{in})。但实际上，二极管仅在 (V_{o