19、运算放大器：原理、特性与应用详解

运算放大器：原理、特性与应用详解

1. 输入和输出电阻

1.1 输入电阻的定义与重要性

输入电阻在放大器电路中是一个关键参数，它被定义为施加电压与电路所汲取电流的比值，即 (R_{in}=\frac{v_S}{i_S})。在运算放大器电路里，输入电阻衡量了放大器从电压源汲取的电流大小。我们期望 (i_S) 尽可能小，所以必须让输入电阻 (R_{in}) 尽可能高。

1.2 输入电阻计算示例

示例 5.12

对于图 5.38 所示的反相运算放大器，计算其输入电阻 (R_{in})。由于没有电流流入运算放大器的负（−）端，且该端处于虚地状态，可得 (i_S = \frac{v_S}{R_1})，进而得出 (R_{in}=R_1)。通常希望 (R_1) 尽可能高，但如果为了获得较大增益而将 (R_1) 设置得过高，例如 (R_1 = 10M\Omega)，增益为 100 时，反馈电阻 (R_f) 需达到 (1G\Omega)，这在实际中是不切实际的。不过，通过本章末尾练习 8 中的电路可以实现较大增益。

示例 5.13

计算图 5.39 所示运算放大器电路的输入电阻 (R_{in})。在该电路中，(v_{in}) 是负（−）端的电压，并非源电压 (v_S)，因此运算放大器不汲取电流。此时，我们施加一个测试（假设）电流 (i_X)，并将 (v_{in}) 视为源电压。由于 (v_{in}) 为零（虚地），所以 (R_{in}=\frac{v_{in}}{i_X}=0)。

1.3 输出电阻的定义与重要性

输出电阻定义为开路电压与短路电流的比值，即 (R