运算放大器的基本线性应用

线性区工作，也就没有“虚短”、“虚断”的特性。如果
测量运放两输入端的电位，达到几毫伏以上，往往该运放
不在线性区工作，或者已经损坏。
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(2)非线性工作状态
当运放工作进入非线性的饱和区时，不能满足下式的放大关
系:
uo
=
Auo(u+
–
u -
ห้องสมุดไป่ตู้
)
由于运放Auo=∞，只要输入端加入很小的电压，都会使运算
(1)线性工作状态：运放输出信号电压uo与输入信号电压(u+ – u–
)间满足线性放大关系：uo
=
Auo(u+
–
u -
)
由于Auo =∞，而输出电压uo是一个有限值，因此：
(u+
–
u -
)
=
uo
/
Auo≈0，得：
u+=u-
表明：运算放大器在线性区工作时，其同相输入端与反相输
出端的电位相等。
据上式，运算放大器两输入端的电压为零，但两输入端又没
扰信号。它有两个输入端，分别由同相输入端和反相输入端构成。
电压放大级：对输入信号进行电压放大。具有高的电压放大倍数。 输出级与负载相连接，输出电阻低，带负载能力强(有一定的输出功率)。
集成运算放大器只有一个输出端。
偏置电路为上述各级提供合适和稳定的静态工作电流。
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+
-+ -
重要依据。
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理想运放工作在线性区时可以得出二条重要的结论：
虚短
在运放供电电压为±15V时，输出的最大值一般在10～13V，因
为理想运放的电压放大倍数很大，所以运放两输入端的电压差， 在1mV以下，近似两输入端短路。这一特性称为虚短，显然这不
是真正的短路，只是分析电路时在允许误差范围之内的合理近似。
放大器进入非线性的饱和区，输出端输出的是饱和电压。
输入差模电压uid≠0，即u
+
≠
u ，有两种可能： -
1、当
u+
>
际测量为准，填入表格，并计算出理论值。 6、调零有误差（单运放741），在测量时可减去相应误
差。 7、注意信号源的接出，是里面的四个小孔。
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YB1732A直流稳压电源的使用
电压显示
电流显示
电压调节
电流调节
开关
+
-
电源输上出海端第二工业大学冯涛编写
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计算机电路基础
运算放大器的基本线性应用
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上上海 海第 第二二工工业 业大 大学学冯冯涛 涛编 编写写
运放加载的电源
1、稳压电源必须调节到组合、串联位置，否则烧毁。 2、先不接通电源，检查线路后上电。 3、万用表用插的，不用表笔，怕接触不良。 4、千万别接反运放电源以及接地。 5、输入的信号源不一定能调节到需要加载的电压，以实
虚断
由于运放的输入电阻一般都在几百千欧以上，流入运放同相输入
端和反相输入端中的电流十分微小，比外电路中的电流小几个数
量级，流入运放的电流往往可以忽略，这相当运放的输入端开路， 这一特性称为虚断。显然，运放的输入端不能真正开路。
运用“虚短”、“虚断”这两个概念，在分析运放线性应
用电路时，可以简化应用电路的分析过程。如果运放不在
“运放”的本意：Operational Amplifier -- 可操作的
放大器。 OA本身没有“计算”功能，必须结合一定的反馈网络才 能实现相应的功能。OA是一个可操作的器件，但如何操 作它来实现怎样的功能是反馈网络的事。离开了反馈OA
最多也就是一个比较器。
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运算放大器(Operational Amplifier，简称OP、OPA、 OPAMP)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，乘法 等运算电路中，因而得名。
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运放=晕放?
以运放的虚通虚断的特点推导增益（重点的重点）。输入
和输出阻抗隔离，对前级有很大的信号汲取，对后级有很
强的带负载能力，再注意其直流工作点的建立和频率响应。 两个∞和一个0
1）开环增益为∞ 2）输入阻抗为∞ 3）输出阻抗为0
还有个动态指标：就是理想情况下带宽无限。
常使用运算放大器时，会将其形成一负反馈组态。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，在很多需要
产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常
见的组成元件。
运算放大器很少以开环回路出现在电路系统中，少数的例 外是用运算放大器做比较器(comparator)，比较器的输 出通常为逻辑准位元的“0”与“1”。
理想运算放大器 1、理想运算放大器
理想化运算放大器的主要条件是：
①开环电压放大倍数（开环也就是不加入任何反馈，直接进 行电压放大时得到的电压放大倍数。）Auo=∞； ②差模输入电阻（差模信号作用时集成运放的输入电阻，一 般在1M以上。）Rid=∞； ③输入偏置电流（运算放大器工作在线性区时流入输入端
运算放大器的组成
1、特点：高电压放大倍数、高输入电阻和低输出电阻的多级直接藕合的
放大电路。可作为直流放大器，也可作为交流放大器使用。 2、结构：集成运算放大器的类型很多，电路也不相同，但在结构上有共
同之处，图中所示是集成运算放大器的内部电路组成的原理框图。
输入级：差分放大电路，特点是：输入电阻高、零点飘移小和能抑制干
的平均电流。用于衡量差分放大对管输入电流的大小。） IB1=IB2 =0； ④共模抑制比（说明差分放大电路抑制共模信号及放大差模 信号的能力）CMRR=∞； ⑤有无限宽频带fh =∞。 实际运算放大器比较接近于理想化运算放大器的条件。
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2、运算放大器的工作状态
有短路，如同将该两点短路一样，通常称为“虚短”。
由于运放的差模输入电阻Rid
=∞，而且u+
=
u ，所以有： -
i +=i
=
-
u+
/
Rid
=
u -
/
Rid
=
0
据上式，运放在线性区工作时，流进运放两输入端的电流为
零，但又没有开路，如同该两点被断开了一样，通常称为“虚
断”。
u = u 和i =i =0：是判定和分析运放在线性区工作的两条