理想的运算放大器和基于运放的典型电路

理想的运算放大器和基于运放的典型电路

引用

CSDN

1.

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

运算放大器（简称运放）是一种具有高增益的电子放大器，通过在输入端添加反馈网络，可以实现信号的加、减、微分、积分等数学运算。理想运放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。基于这些特性，运放可以构建出多种实用电路，广泛应用于信号处理、测量仪器、通信系统等领域。本文将详细介绍理想运放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：

1. 输入电阻无穷大：运放“虚断”特性意味着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。这样可以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”特性意味着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。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。

3. 输出电阻为零：为了保证反馈网络不会对放大器的增益带来影响，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。

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。

基于运放的典型电路

基于理想运放的特性，可以构建出多种实用电路：

1. 反向比例运算电路

2. 同向比例运算电路

3. 电压跟随器
   
   输入电阻大，输出电阻小，常用于电压缓冲器。

4. 反向求和电路

5. 同向求和运算电路

6. 加减运算电路

7. 积分运算电路

8. 微分运算电路
   实用微分电路，R1限制输入电流，稳压二极管限制输出电压，C1提高电路稳定性。

9. 压控电压源二阶低通滤波器

10. 压控电压源二阶高通滤波器

11. RC桥式正弦振荡电路

12. 方波和三角波发生电路

13. 过零比较器

14. 一般单限比较器

15. 滞回比较器
    此时阈值电压
    当正端加参考电压后，此时阈值电压

16. 窗口比较器

参考文献

[1] 邹志革，刘冬生编.新工科暨卓越工程师教育培养计划集成电路科学与工程学科系列教材 CMOS模拟集成电路设计基础[M].武汉：华中科技大学出版社,2024

[2] 20种运放典型电路大全，总有一个用得上！