理想运算放大器简介差模增益共模增益

共模增益和差模增益公式

共模增益和差模增益公式1.共模增益公式：共模增益是描述共模信号对输出信号放大的程度。

一般情况下，共模增益应该尽可能小，因为共模信号通常是由于噪声、干扰或不完全的平衡引起的。

共模增益（Avcm）是指在共模输入下的输出电压变化与共模输入电压变化之比。

Avcm = ΔVout / ΔVcm共模增益可以通过对输出电压和共模电压进行测量来计算。

在实际电路中，共模增益往往是一个小的量，通常以dB为单位表示。

2.差模增益公式：差模增益是描述差模信号对输出信号放大的程度。

差模信号通常是由于期望的输入信号引起的。

差模增益（Avdm）是指在差模输入下的输出电压变化与差模输入电压变化之比。

Avdm = ΔVout / ΔVdm差模增益的测量可以通过对输出电压和差模电压进行测量来完成。

差模增益往往是一个较大的量，通常以V/V为单位表示。

在很多实际电路中，共模增益和差模增益可以通过差分放大器的设计和分析来实现。

差分放大器是一种能够放大差分模式信号而抑制共模模式信号的电路。

在实际应用中，共模增益和差模增益的值会受到很多因素的影响，包括电路的设计、元器件的特性以及环境因素等。

因此，设计和优化电路以获得理想的共模增益和差模增益是电子工程师的一项重要任务。

总结：共模增益和差模增益是电子电路中两个重要的参数，用来描述输入信号的变化对输出信号的影响。

共模增益描述共模信号放大的程度，差模增益描述差模信号放大的程度。

共模增益和差模增益通常通过对输出电压和输入电压的测量来计算。

共模增益和差模增益的相对大小可以用共模抑制比（CMRR）来表示。

在实际应用中，共模增益和差模增益的值会受到很多因素的影响，因此优化电路设计以获得理想的共模增益和差模增益是电子工程师的一项重要任务。

理想运算放大器

个重要结论，常作为分析运放应用电路的出发点，必须牢牢掌握。
四、理想运放工作在非线性区时的特点
1、输出电压的值只有两种可能：或等于正向饱和值；或等于负向饱和值。
uO UOH
理想特性
u u ; uO UOH u u ; uO UOL
u u 时，发生状态的转换。
非线性区
0 UOL
u+- u-
三、理想运放工作在线性区时的特点
1、理想运放的差模输入电压等于零——“虚短”
运放工作在线性区时： uO AOd (u u )
因理想运放AOd=；
u+ +
uO
u
u
uO AOd
0
u- -
u u
运放的两输入端电位相等，如同将两点短路一样，但实际上并未真正被短路，将这种现象称为“虚短”。
实际运放AOd越大，将输入端视为“虚短” 带来的
0 0
0
二、集成运放的电压传输特性
1、线性区
当差模输入信号较小时，输出与输入是线性的关系。
uO AOd (u u )
由于运放的开环差模电压增益很高，所以线性范围很小，一般不超过0.1mV.
2、非线性区
uO UOH
非线性区
0
UOL
线性区
u+- u-
非线性区
若差模输入信号过大，超出其线性范围时，会导致运放内部的某些晶体管饱和或截止，此时运放的输出电压只有两种情况，要么为正向饱和值，要么为负向饱和值。
理想值 0 0 0 0 0
一、理想运放的技术指标
理想运放——将各项技术指标理想化的集成运放。
开环差模电压增益：AOd 差模输入电阻： rid 输出电阻： rO 0 共模抑制比： KCMR

《理想运算放大器》课件

理想运算放大器的输出阻抗极小，可以输出电流信号。
无相位差
无噪声
理想运算放大器没有相位差，可以精确放大信号。
理想运算放大器在放大信号时不会引入任何噪声。
理想运算放大器模型
输入电压
理想运算放大器可以接受任何输入电压信号。
输入电流
理想运算放大器的输入电流非常小，几乎可以忽略不计。
输出电压
理想运算放大器可以输出经过放大的电压信号。
输出电流
理想运算放大器可以输出电流信号。
理想运算放大器的应用
1 加法器
2 减法器
使用理想运算放大器可以将多个输入信号相加。
使用理想运算放大器可以将一个输入信号减去另一个输入信号。
3 非反相比例放大器
4 反相比例放大器
使用理想运算放大器可以放大非反相的输入信号。
使用理想运算放大器可以放大反相的输入信号。

5 低通滤波器
使用理想运算放大器可以滤除高频信号。
6 高通滤波器
使用理想运算放大器可以滤除低频信号。
理想运算放大器与现实运算放大器的差异
1
实际运算放大器的输入阻抗不是无
2
限大的
现实运算放大器的输入阻抗会有一定的限制。
3
实际运算放大器的相位差不是零
4
现实运算放大器的相位差是存在的。
5
实际运算放大器的增益不是完美的
理想运算放大器在电子电路中有广泛的应用。
现实运算放大器与理想运算放大器有很大的差别，但它们仍然非常有用
虽然现实运算放大器与理想运算放大器存在差异，但它们仍然在实际应用中发挥着重要作用。
现实运算放大器的增益会受到一些限制。
实际运算放大器的输出阻抗不是无限小的

理想集成运放的三个主要参数

理想集成运放的三个主要参数
理想集成运放是模拟集成电路中非常重要的器件，具有许多优良的性能。

其三个主要参数是：开环差模电压放大倍数Aod、差模输入电阻Rid和输出电阻Ro。

以下是关于这三个参数的详细解释：
首先，开环差模电压放大倍数Aod是理想集成运放的重要参数之一。

它是指在无反馈情况下，运放输出电压与输入差模电压的比值。

这个参数描述了运放在没有反馈控制下的增益能力。

通常，理想运放的Aod非常大，这意味着它能够将差模信号放大很多倍。

在实际应用中，由于存在反馈回路，运放的开环增益可能并不直接影响其闭环增益。

其次，差模输入电阻Rid也是理想集成运放的一个重要参数。

它表示差模信号输入时，运放的输入电阻。

这个参数反映了运放在信号输入端的阻抗特性。

高的Rid意味着对信号的衰减很小，有利于信号的传输和处理。

在实际应用中，Rid 通常非常大，以确保信号的完整性。

最后，输出电阻Ro是理想集成运放的第三个主要参数。

它表示运放输出端的内阻。

这个参数反映了运放在带负载能力方面的性能。

理想运放的Ro应该非常小，这意味着它能够驱动很大的负载而不失真。

在实际应用中，Ro的大小会受到多种因素的影响，如电源电压、负载阻抗等。

综上所述，理想集成运放的三个主要参数Aod、Rid和Ro分别反映了其在放大能力、输入阻抗和输出驱动能力方面的性能。

这些参数的优化和平衡使得理想集成运放成为一种高性能、高稳定性的模拟电路器件，广泛应用于各种电子系统中。

在设计和应用理想集成运放时，了解这些参数的具体数值和应用范围是非常重要的，以确保系统的稳定性和性能。

理想运放电路

理想运放电路理想运放电路是一种重要的电子元件，广泛应用于各种电子设备和电路中。

它以其高增益、低失真、高输入阻抗和低输出阻抗等特点，成为现代电子电路中不可或缺的一部分。

本文将从理想运放电路的基本原理、特点和应用等方面进行阐述。

理想运放电路是一种特殊的放大电路，可以将输入信号的幅值放大到较大的值，并保持信号的准确性和稳定性。

理想运放电路通常由差分放大器、电压跟随器和输出级等基本组成部分构成。

其中，差分放大器实现了输入信号的放大和滤波功能，电压跟随器则可以将放大后的信号输出到负载上，输出级则起到了电流放大和驱动负载的作用。

理想运放电路的特点之一是高增益。

理想运放的开环增益非常大，可以达到几十万甚至数百万倍。

这使得理想运放电路可以将微弱的输入信号放大到足够大的幅值，以满足各种应用需求。

另外，理想运放电路还具有低失真和宽带特性，可以保证信号的准确性和稳定性。

除了以上特点，理想运放电路还具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点。

高输入阻抗使得理想运放电路对输入信号的影响非常小，可以准确地获取输入信号。

低输出阻抗则使得理想运放电路能够有效地驱动负载，输出信号的失真较小。

理想运放电路的应用非常广泛。

在模拟电路中，理想运放电路可以用于放大、滤波、积分、微分等各种信号处理，常见的应用有运算放大器、积分器、微分器等。

在数字电路中，理想运放电路可以用于比较器、ADC、DAC等电路。

此外，理想运放电路还可以用于成像设备、音频放大器、传感器信号处理等领域。

在使用理想运放电路时，需要注意一些问题。

首先，理想运放电路对电源电压的要求较高，需要稳定可靠的电源供应。

其次，理想运放电路的输入和输出都要避免超出其工作范围，以防止损坏运放器件。

此外，理想运放电路还需要合理的布局和连接，以减少干扰和噪声。

理想运放电路是一种重要的电子元件，具有高增益、低失真、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。

它在各种电子设备和电路中发挥着重要作用，广泛应用于模拟电路和数字电路中。

理想运算放大器简介差模增益共模增益

單元10-1-1
理想運算放大器簡介
單元總結
1
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-1 運算放大器基本應用電路介紹
• 反相放大 • 非反相放大 • 加法電路 • 減法電路 • 積分電路 • 微分電路 • 比較電路
元件連結
2
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-2 運算放大器電路之符號、電路結構圖
10-1-1-5 理想運算放大器輸入訊號模式
• 單端訊號輸入模式 • 雙端訊號輸入模式
元件連結
6
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-6 OPA理想特性參數介紹
• 輸入電阻 • 輸入偏壓電流 • 輸出電阻 • 差模增益 • 共模增益 • 共模拒斥比 • 開迴路電壓增益 • 頻寬
元件連結
7
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-7 圖像記憶大考驗
• OPA電路符號 • OPA電路方塊圖暨
結構圖 • OPA訊號輸入模式
判別 • OPA等效電路模型
元件連結
8
10-1-1-8 射擊答題遊戲
10-1-1 理想運算放大器簡介
• 運算放大器理想特性參數記憶遊戲
元件連結
9• 簡易ຫໍສະໝຸດ 路符號 • 標準電路符號 • OPA內部功能方塊
圖
元件連結
3
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-3 差模信號、共模信號圖說
元件連結
4
10-1-1 理想運算放大器簡介
10-1-1-4 運算放大器差模增益與共模增益
• 差模增益 • 共模增益
元件連結
5
10-1-1 理想運算放大器簡介

运算放大器

运算放大器（英语：Operational Amplifier，简称OP、OPA、OPAMP、运放）是一种直流耦合，差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，减法等模擬运算电路中，因而得名。

通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。

原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。

但是这并不代表运算放大器不能连接成正反馈（positive feedback）组态，相反地，在很多需要产生震荡信号的系统中，正反馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。

运算放大器有许多的规格参数，例如：低频增益、单位增益频率（unity-gain frequency）、相位边限（phase margin）、功耗、输出摆幅、共模抑制比（common-mode rejection ratio）、电源抑制比（PSRR，power-supply rejection ratio）、共模输入范围（input common mode range）、电压摆动率（slew rate）、输入偏移电压（input offset voltage，又译：失调电压）、还有噪声等。

目前运算放大器广泛应用于家电，工业以及科学仪器领域。

一般用途的集成电路运算放大器售价不到一美元，而现在运算放大器的设计已经非常可靠，输出端可以直接短路到系统的接地端（ground）而不至于被短路电流（short-circuit current）破坏。

目录[隐藏]∙ 1 运算放大器的历史∙ 2 运算放大器的基础o 2.1 电路符号o 2.2 理想运算放大器的操作原理▪ 2.2.1 开回路组态▪ 2.2.2 负反馈组态▪ 2.2.2.1 反相闭回路放大器▪ 2.2.2.2 非反相闭回路放大器▪ 2.2.3 正反馈组态∙ 3 实际运算放大器的局限o 3.1 直流的非理想问题▪ 3.1.1 有限的开回路增益▪ 3.1.2 有限的输入阻抗▪ 3.1.3 大于零的输出阻抗▪ 3.1.4 大于零的输入偏压电流▪ 3.1.5 大于零的共模增益o 3.2 交流的非理想问题o 3.3 非线性的问题o 3.4 功率损耗的考量∙ 4 在电路设计中的应用∙ 5 直流特性∙ 6 交流特性∙7 运算放大器的应用∙8 741运算放大器的内部结构o8.1 电流镜与偏压电路o8.2 差分输入级o8.3 增益级o8.4 输出级∙9 CMOS运算放大器的内部结构∙10 其他应用∙11 参见∙12 参考资料与附注∙13 外部链接[编辑]运算放大器的历史第一个使用真空管设计的放大器大约在1930年前后完成，这个放大器可以执行加与减的工作。

理想运算放大器

图中，ia=0，ib=0，vi=0，三角形中的∞是指运算放大器的开环增益A为无穷大。对于含有理想运算放大器的电路，可以应用“虚短”（或虚地）和 “虚断”的概念来求解。理 Nhomakorabea运算放大器
“虚短”（或“虚地”）和“虚断”是两个矛盾的概念，但对于一个理想的运算放大器是必须同时满足的。当然，理想运算放大器实际上是不存在的。但是在一定的使用条件下，一个实际的运算放大器一般都能很好地近似为一个理想的运算放大器。所以今后讨论的运算放大器一般都是指理想的运算放大器，它的符号如下图所示：
理想运算放大器
理想运算放大器
由于常用的运算放大器的输入电阻Ri很大，输出电阻Ro很小，开环增益非常大，所以常把它看作为理想的运算放大器。所谓理想的运算放大器是指具有下列参数的放大器： Ri≈∞ Ro≈0 A≈∞
理想运算放大器
理想运算放大器的特点是：虚短由于A≈∞而输出电压vo为有限值，所以 vi=vo/A≈0 上式意味着vi=vb-va≈0，即反相输入端对地电压与同相输入端对地电压几乎相等，此时两个输入端之间可近似看作短路（简称为虚短），而在同相输入端接地的情况下，反相输入端与地几乎同电位（简称为虚地)。虚断由于Ri≈∞，所以输入电流接近于零。此时，输入端可近似看作断路（即开路，简称为虚断)。

差模电压增益和共模电压增益

差模电压增益和共模电压增益一、差模电压增益1.1 差模信号差模信号是指两个输入端口之间的电压差，也就是在两个输入端口上分别加上相等但反向的信号。

1.2 差模放大器差模放大器是一种特殊的放大器，它可以将差模信号放大并且抑制共模信号。

差模放大器常用于信号传输和测量领域。

1.3 差模电压增益公式差模电压增益（AVd）是指输出信号与输入差模信号之比。

它的公式如下：AVd = ΔVout / ΔVin其中，ΔVout 是输出电压变化量，ΔVin 是输入差分电压变化量。

1.4 差模电压增益影响因素影响差模电压增益的因素有很多，主要包括：（1）放大器本身的增益特性；（2）使用的元件和电路结构；（3）工作环境和温度等。

二、共模电压增益2.1 共模信号共模信号是指同时出现在两个输入端口上的相同的信号。

这种信号通常来自于外部环境或者噪声源等。

2.2 共模放大器共模放大器是一种特殊的放大器，它可以将共模信号抑制并且不对差模信号进行放大。

共模放大器常用于抑制噪声和干扰等。

2.3 共模电压增益公式共模电压增益（AVc）是指输出信号与输入共模信号之比。

它的公式如下：AVc = ΔVout / ΔVcm其中，ΔVout 是输出电压变化量，ΔVcm 是输入共模电压变化量。

2.4 共模电压增益影响因素影响共模电压增益的因素主要包括：（1）放大器本身的增益特性；（2）使用的元件和电路结构；（3）工作环境和温度等。

三、差模电压增益和共模电压增益比较3.1 相同点差模电压增益和共模电压增益都是衡量放大器性能的重要参数。

它们都受到多种因素的影响，包括放大器本身的特性、使用的元件和环境等。

3.2 不同点差模电压增益和共模电压增益在作用上有所不同。

差模电压增益可以放大差分信号，抑制共模信号；而共模电压增益则可以抑制共模信号，不对差分信号进行放大。

3.3 应用场景差模电压增益和共模电压增益在应用场景上也有所不同。

差模电压增益常用于测量、传输等领域，例如在音频放大器、功率放大器、运算放大器等中都有应用。

理想运算放大器的基本概念

理想运算放大器的基本概念理想运算放大器（Ideal Operational Amplifier，简称Op Amp）是电子工程中一种非常有用的基本电路元件。

它可以在电路中完成多种信号处理和放大的功能，并且可以应用于各种不同的电路中。

在本篇文章中，将讨论运算放大器的基本概念，包括其定义、结构、特性以及应用。

1. 定义：理想运算放大器是一种有无限大的增益、无限大输入阻抗和零输出阻抗的电路。

在理想情况下，运算放大器的电压增益A可以看做是无限大，输入阻抗Zin无限大，输出阻抗Zout为零。

同时，在理想情况下，使用运算放大器时，无需外接电源。

这意味着，它可以通过对输入信号进行简单的代数计算来产生一个输出信号（电压、电流或电荷分布等）。

2. 结构：理想运算放大器由五个基本部分组成：两个输入端口，一个输出端口，一个差动放大器、一个电压控制电流源。

图1. 理想运算放大器电路模型图1展示了理想运算放大器的电路模型。

其中，输入端口V1和V2是通过两个终端接入信号源的地方。

输出端口是放大器输出的地方。

差动放大器是一个用于增益放大和信号调节的基本电路。

电压控制电流源通常用于控制运放输出电压。

这些部分通过电源电路连接到一起，以便形成一个系统。

3. 特性：理想运算放大器具有很多特性。

其中最重要的是输入阻抗、输出阻抗、增益和带宽等。

（1）输入阻抗：输入阻抗是指输入端口的电阻值。

理想运算放大器的输入阻抗为无限大，因此，它不会在任何程度上影响信号源的性能。

输入阻抗为无限大的运算放大器可以用于提供高增益放大度或使用被动组件（如电阻和电容）的滤波器电路。

（2）输出阻抗：输出阻抗是指输出端口处的电阻值。

理想运算放大器的输出阻抗为零，这意味着终端处的电压仅取决于外部负载的特性，并且与放大器的特性无关。

这样的输出阻抗可以通过信号放大和放大电压进行精密控制应用于高增益电路，例如，用作缓冲器，在成本低于其他自限制放大器时实现高性能。

（3）增益：理想运算放大器的增益为无限大。

从零学运放—01运算放大器的参数

从零学运放—01运算放大器的参数运放常用基本参数，如下：※输入失调电压（InputOffset Voltage）Vos※输入失调电压的温漂（OffsetVoltage Drift）Drift※输入偏执电流（InputBias Current）Ib※输入失调电流（InputOffset Current）Ios※共模电压输入范围（InputCommon-Mode Voltage Range）Vcm※输出动态范围特性（OutputCharacteristics）※压摆率（SlewRate）SR※增益带宽积（GainBandwidth Product）GBP※开环增益（Open-LoopVoltage Gain）Aol※共模信号抑制比（CommonMode Rejection）※电源纹波抑制比（SupplyVoltage Rejection）※噪声密度（NoiseDensity)实际运放参数有很多种，这里只是列出来我们通常普遍用到的参数。

下面是输入特性1.1、输入失调电压（InputOffset Voltage）Vos将运放的两个输入端接地，理想运放输出为零，但实际运放输出不为零。

将输出电压除以增益得到的等效输入电压称为输入失调电压。

一般定义为运放输出为零时，两个输入端之间所加的补偿电压。

该值反映了运放内部电路的对称性，对称性越好，输入失调电压越小。

高精度运放，内部补偿电路做的好,对称性好，相对来说就贵。

Vos（输入失调电压）越小，芯片价格就越贵。

那么我们是根据我们信号的特性来选择我们的运放，不一定所有的使用运放的地方都用高精度运放，要考虑到我们产品性价比，成本需要廉价。

下图是，运放的Vos参数图表:一般给出一个典型值（常温下25℃），然后给出一个全温度的范围值。

一般来说我们做设计时我们要考虑的都是最大值（Max），并且是全温度的最大值，因为我们不能保证我们的产品工作在什么温度下并且全温度下已经考虑了温漂的影响。

运放重要参数介绍

说明： 1、uV/V与dB定义时分子分母是调过来的，即uV/V为单位时数值越小 PSRR越好，dB定义时数值越大PSRR越好； 2、数据表中给出的其实是DC-PSRR，AC-PSRR要看数据手册后面的图表。
3.输入偏置电流和失调电流
IB(Input bias current) / IOS (offset current)

运放的CMRR还受外界条件的影响。从参数表中可直观的看到是共模电压范围和温度，实际上还有输入的频率影响也挺大。因此在实际应用时须注意共模电压范围、温度和频率。
6.开环增益
AOL（Open-loop voltage gain）

定义：开环状态下（不具有负反馈）运放的放大倍数影响：低开环增益的运放会造成设计好放大倍数的电路带来误差
下面以OPA388为例设计成同相放大器来计算开环增益带来的误差。考虑开环增益，则电压增益公式为：
将OPA388的Avol 典型值148dB和最小值 120dB分别代入计算得： 100.997964；100.9898 误差分别为：误差提高了一位！
运放的AOL受外界条件的影响。从参数表中可直观的看到是输出电压范围、温度和负载大小，实际上还和输入信号频率有关（其实就是运放的另一个重要参数—增益带宽积）。因此在实际应用时须注意输出电压范围、温度、负载和频率。

以OPA333为例讨论压摆率对增益带宽积的影响。数据手册提供的增益带宽积为350KHZ，增益为 10时理论上带宽可以达到35KHZ，但根据实际测试波形，在频率24KHZ时输出信号已经失真！

在压摆率基础上引申一个新概念—全功率带宽（FPBW），为数学推导值，并非运放自带的实际参数，数据手册上也没有，却对压摆率选择有重要参考价值。对于一个正弦波信号，可用如下数学表达式表示：

理想运算放大器的指标

理想运算放大器的指标
理想运算放大器的指标包括：1. 增益（Gain）：理想运算放大器应该具备无穷大的增益，即输入信号经过放大后无损失。

2. 零输入误差（Zero input error）：理想运算放大器在输入信号为零时不会产生输出误差。

3. 无偏差（No offset）：理想运算放大器不应该有任何偏置电压或偏置电流的存在。

4. 无失真（No distortion）：理想运算放大器应该能够完全保持输入信号的波形特征，即不引起任何失真。

5. 无限输入阻抗（Infinite input impedance）：理想运算放大器应该具备无限高的输入阻抗，从而不会对输入信号产生影响。

6. 零输出阻抗（Zero output impedance）：理想运算放大器应该具备接近于零的输出阻抗，从而能够驱动任意负载。

7. 宽带宽（Wide bandwidth）：理想运算放大器应该具备无限宽的带宽，能够放大各种频率范围内的信号。

需要注意的是，理想运算放大器是一种理论概念，实际的运算放大器无法完全满足以上所有指标，但可以通过设计和选择合适的运算放大器来实现尽可能接近理想状态的性能。

共模增益和差模增益公式

共模增益和差模增益公式共模信号是指两个输入信号具有相同的幅度和相位的情况下的信号，可以理解为两个输入信号同时增加或减少相同的幅度。

在差动信号传输中，共模信号被认为是干扰，因为它对差模信号没有贡献，只会对系统性能产生不良的影响。

差模信号是指两个输入信号具有相反的幅度和相位的情况下的信号，可以理解为两个输入信号一个增加一个减少相同的幅度。

在差动信号传输中，差模信号被认为是有效信号，因为它能够被系统放大和传输。

共模增益描述了输入信号的共模信号在输出端得到放大的程度。

共模增益可以通过以下公式计算：共模增益(Acm) = 输出共模电压 / 输入共模电压差模增益描述了输入信号的差模信号在输出端得到放大的程度。

差模增益可以通过以下公式计算：差模增益(Adm) = 输出差模电压 / 输入差模电压在实际的放大电路中，共模增益和差模增益往往是不同的。

理想情况下，放大电路应该只放大差模信号，而共模信号应该被抑制。

这是因为共模信号被认为是干扰信号，会对系统的性能和稳定性产生不良的影响。

为了更好地抑制共模信号，工程师通常会设计差模放大电路。

差分放大器是一种经常被使用的差模放大电路，它由两个输入端和一个输出端组成。

差分放大器可以通过差分放大倍数来描述其放大特性，差分放大倍数是指输出差模电压与输入差模电压之比。

差分放大倍数可分为开环放大倍数和闭环放大倍数。

开环放大倍数是指差分放大器在没有反馈的情况下的放大倍数，闭环放大倍数则是指差分放大器在有反馈的情况下的放大倍数。

差模放大倍数是差分放大器一个重要的性能指标，它决定了差分放大器的放大能力。

差模放大倍数一般采用电压增益的方式来表示。

另外，共模抑制比也是描述差动放大器性能的一个指标。

共模抑制比表示了共模信号被抑制的能力。

共模抑制比可以通过共模增益和差模增益的比值来计算。

共模抑制比(CMRR)=差模增益/共模增益较大的共模抑制比表示差动放大器对共模干扰信号的抑制能力越强，系统的性能和稳定性就越好。

运算放大器技术指标

运算放大器技术指标运算放大器的静态技术指标 1.输入失调电压VIO(input offset voltage) ：输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。

VIO是表征运放内部电路对称性的指标。

2.输入失调电流IIO(input offset current)：在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。

3.输入偏置电流IB(input bias current)：运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。

4.输入失调电压温漂：在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。

5.输入失调电流温漂：在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。

6.最大差模输入电压(maximum differential mode input voltage)：运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。

7.最大共模输入电压(maximum common mode input voltage)：在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。

共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力。

运算放大器的动态技术指标 1.开环差模电压放大倍数(open loop voltage gain) ：运放在无外加反馈条件下，输出电压与输入电压的变化量之比。

2.差模输入电阻(input resistance) ：输入差模信号时，运放的输入电阻。

3.共模抑制比(common mode rejection ratio) ：与差分放大电路中的定义相同，是差模电压增益与共模电压增益之比，常用分贝数来表示。

KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB) 4.-3dB带宽(3dB band width) ：运算放大器的差模电压放大倍数在高频段下降3dB所定义的带宽。

理想运算放大器的基本概念

理想运算放大器的基本概念理想运算放大器（Ideal Operational Amplifier，简称为IOA）是一种理论上的电路模型，它是一种理想的电子放大器，能够在不同的电压电流条件下将电信号增大、滤波、求导、积分等处理，被广泛应用于模拟电路分析、控制系统设计、信号处理等方面。

本文将介绍理想运算放大器的基本概念，包括其特点、主要参数、应用场景和局限性等方面。

一、特点理想运算放大器有许多特点，包括：1. 增益无穷大：理想运算放大器的增益是无限大的，即输出电压可以无限制地放大。

这使得IOA成为一种非常有用的电路元件，可以用来实现大量的电子电路设计，从而满足各种需求。

2. 输入阻抗无穷大：理想运算放大器的输入电阻是无限大的，即输入电流可以忽略不计。

这意味着，理想运算放大器可以被看作是一个纯粹的电压控制器，能够输入电压并输出电压，而不会对输入信号产生任何负载效应。

3. 输出阻抗为零：理想运算放大器的输出电阻是接近于零的，可以看作是理想电压源。

这意味着输出电路可以给到非常大的负载，输出电压仍然能够得到很好的保持。

4. 无死区：理想运算放大器没有死区，通过它的电压可以控制运算放大器输出。

换句话说，输入电压的变化将会直接影响输出电压。

5. 无偏置电流：理想运算放大器没有偏置电流，因此，可以精确地采集输入电压信号，避免信号失真和噪声污染等问题。

二、主要参数理想运算放大器有多个参数，其中最重要的是：1. 增益（Gain）：理想运算放大器的增益是无穷大的，即输出电压与输入电压比值是无限大。

2. 带宽（Bandwidth）：理想运算放大器的带宽是无限大的，它可以放大任何频率的信号。

3. 输入阻抗（Input impedance）：理想运算放大器的输入电阻是无穷大的，可以被看作是一个开路电路。

4. 输出阻抗（Output impedance）：理想运算放大器的输出电阻是接近于零的，可以被看作是一个短路电路。

5. 输入偏置电流（Input bias current）：理想运算放大器没有输入偏置电流。

理想运算放大器

理想运算放大器可以构成比较器，用于对两个输入信号进行比较，输出相应的逻辑电平。
当前存在问题和挑战
非线性失真
实际运算放大器由于存在非线性元件，如晶体管和二极管等，会导致输出信号产生失真。
噪声干扰
频率响应限制
功耗问题
实际运算放大器内部存在噪声源，如热噪声和闪烁噪声等，会对输出信号造成干扰。
电流流入运算放大器的同相输入端。
电压跟随
02
输出电压与同相输入电压成正比，且比例系数为1，实现电压跟
随功能。
相位相同
03
输出电压与同相输入电压的相位相同。
反相输入电路分析
01 02
虚短和虚断
由于运算放大器的开环增益非常高，反相输入电路中的两个输入端可以近似看作等电位点（虚短），且流入运算放大器的电流几乎为零（虚断）。
补偿措施及优化方法探讨
频率补偿
通过引入负反馈或采用超前-滞后补偿网络，改善放大器的频率响应特性，提高带宽。
输入阻抗提高
采用高输入阻抗的运算放大器或引入电压跟随器，减小输入阻抗对电路的影响。
输出阻抗降低
在输出端并联电阻或采用共集电极电路，降低输出阻抗，提高带负载能力。
失真抑制
选用低失真运算放大器、合理设置静态工作点、采用负反馈等措施，减小失真对信号质量的影响。
失真
实际运算放大器存在失真，如谐波失真、交越失真等。
实际运算放大器与理想差异分析
有限带宽
限制信号放大范围，可能引发信号失真。
非零输出阻抗
在输出端产生电压降，影响负载上的电压幅度。
有限开环增益
导致闭环增益误差，影响放大精度。
有限输入阻抗
影响电路输入端的电压分配，降低放大效果。

理想运算放大器

理想运算放大器4．4．1 理想运放的技术指标在分析集成运放的各种应用电路时，常常将其中的集成运放看成是一个理想运算放大器。

所谓理想运放就是将集成运放的各项技术指标理想化，即认为集成运放的各项指标为：开环差模电压增益Aod＝∞；差模输入电阻rid＝∞；输出电阻r。

＝0；共模抑制比KCMR＝∞；输入失调电压U10、失调电流I10以及它们的温漂αU10、αI10均为零；输入偏置电流IIB＝0；－3dB带宽H＝∞，等等。

实际的集成运算放大器当然不可能达到上述理想化的技术指标。

但是，由于集成运放工艺水平的不断改进，集成运放产品的各项性能指标愈来愈好。

因此，一般情况下，在分析估算集成运放的应用电路时，将实际运放视为理想运放所造成的误差，在工程上是允许的。

在分析运放应用电路的工作原理时，运用理想运放的概念，有利于抓住事物的本质，忽略次要因素，简化分析的过程。

在随后几章的分析中，如无特别的说明，均将集成运放作为理想运放来考虑。

4．4．2 理想运放工作在线性区时的特点在各咱应用电路中，集成运放的工作范围可能有两种情况：工作在线性区或工作在非线性区。

当工作在线性区时，集成运放的输出电压与其两个输入端的电压之间存在着线性放大关系，即uO=Aod(u+—u-) （4．5．1）式中uO是集成运放的输出端电压；u+和u-分别是其同相输入端和反相输入端电压；Aod是其开环差模电压增益。

如果输入端电压的幅度比较大，则集成运放的工作范围将超出线性放大区域而到达非线性区，此时集成运放的输出、输入信号之羊将不满足式（4．5．1）所示的关系式。

当集成运放分别工作在线性区或非线性区时，各自有若干重要的特点，下面分别进行讨论。

理想运放工作在线性区时有两个重要特点：1．理想运放的差模输入电压等于零由于运放工作在线性区，故输出、输入之间符合式（4．5．1）所示的关系式。

而且，因理想运放的Aod＝∞，所以由式（4．5．1）可得即u+＝u－上式表示运放同相输入端与反相输入端两点的电压相等，如同将该两点短路一样。