理想的运算放大器和基于运放的典型电路

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理想的运算放大器和基于运放的典型电路

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CSDN

https://blog.csdn.net/m0_72704327/article/details/145686933

运算放大器（Operational Amplifier，简称运放）是一种具有高增益的电子放大器，通过在输入端加入反馈网络，可以实现信号的加、减、微分、积分等数学运算。理想运算放大器具有输入电阻无穷大、增益无穷大、输出电阻为零、带宽无限大等特性，这些特性使得运放能够广泛应用于各种电子电路中。本文将详细介绍理想运算放大器的特性及其典型应用电路。

理想运算放大器的特性

理想运算放大器具有以下主要特性：

输入电阻无穷大：运放“虚断”是指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。
增益无穷大：运放“虚短”是指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：
[
A_{v} = \frac{V_{out}}{V_{in}}
]
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。
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。
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。
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。