所谓运算放大器,是指具有高增益的放大器。利用反馈的原理,通过在其外围接入无源器件,能实现信号的加、减或微分、积分等数学运算,因而得名“运算放大器”,简称运放。理想运放有如下特性:
(1)输入电阻无穷。运放“虚断”是说从运放的输入端流入的电流为0,这就要求运放的输入电阻为无穷大,以此避免输入电压信号不够理想时放大器增益效率降低的现象。
(2)增益无穷大。运放“虚短”是说运放的正向输入端和反向输入端表现为“短接”在一起,这就要求运放的增益尽可能地大,使电路进入正负输入端电压相等的稳态阶段。同时需要满足条件为负反馈电路和工作在线性放大区。也可以从另一个方面考虑:对于运放而言,有: ,由于输出值被限定在一定范围内,当增益为无穷大,正负输入端电压相等,表现出“虚短”特性。通常情况下,60dB以上的增益,我们都可以认为是无穷大的增益,也就可以利用“虚短”快速分析放大器的特性。
(3)输出电阻为零。因为反馈网络的输入阻抗,成为了放大器输出节点的负载。为了保证反馈网络不会对放大器的增益带来影响,则要求反馈网络的输入电阻要远大于放大器的输出电阻。在反馈网络的输入电阻无法做大的情况下,只能要求放大器的输出电阻无穷小。
(4)带宽无限大。运放对两个信号相加,不是将两个直流电压相加,而是将两个交流信号相加。我们希望运放能实现的运算电路不要受信号频率的限制,即运放的带宽为无穷大。如果要处理的信号频率低于运放带宽,我们就认为信号处理不受运放带宽的限制和影响。
(5)其它因素。运放都是差分结构,还存在共模增益和共模抑制比。共模增益越小越好,我们认为理想运放的共模增益为零,从而共模抑制比为无穷大。电源的噪声也不应该对放大器的正常工作带来影响。
典型电路:
1、反向比例运算电路
2、同向比例运