运算放大器线性应用电路的特点

8.1 运算放大器线性应用的特点
8.1.1 理想运算放大器 8.1.2 虚短和虚断
第8章 运算放大器和模拟乘法器线性应用电路
2010.02
8.1.1 理想运算放大器
在分析和设计运放应用电路时，常将其近似为理想运算 放大器。理想运算放大器的条件如下：
1. 开环差模电压放大倍数Aod=∞；
2. 差模输入电阻，输出电阻Ro= 0；
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8.1.2 虚短和虚断
理想运放工作在线性区时存在两个重要特性，即“虚 短”和“虚断”。
8.1.2.1 虚短
运放工作在线性区时，有下列关系式：
uO Aod uId Aod (u u )
因为理想运放的开环电压放大倍数为Aod∞ ，而uo为 有限值，所以，uId0V或u+u - 。可见，在运放的线性工 作区，运算放大器同相输入端与反相输入端的电位近似为 零，几乎相等，就象“短路”一样，压差为零。当然这不 是真正的短路，而是一种近似，故称这种现象为“虚短”。
第8章 集成运算放大器和 模拟乘法器线性应用电路
8.1 运算放大器线性应用的特点 8.2 比例运算电路 8.3 求和运算电路 8.4 积分和微分运算电路 8.5 对数和指数运算电路 8.6 模拟乘法器及其在运算电路
中的应用 8.7 其它线性应用电路
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3. 输入偏置电流IB1=IB2=0A；
4. 失调电压UIO、失调电流IIO、失调电压温漂 流温 dIIO 漂均为零；
dUIO dT
、失调电
dT
5. 共模抑制比 KCMR ；
6. 无内部干扰和噪声；
7. 通频带无穷大。
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将实际运放理想化带来的误差很小，在一般的工程计算中 是允许的。
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理想运放的符号如图8.1.1所示，方框中的“∞”代表开环差 模电压放大倍数为无穷大。实际运放的电压传输特性见下图。
线性放大区 uO＝Aod(uP－uN) Aod差模放大倍数
uo
+Uom
非线性区 饱和区
uP
uO
uN
图 8. 1.1 理想运放符号
非线性区
0
uP-uN
饱和区
-Uom
图 实际集成运放的电压传输特性
实际运放的电压传输特性曲线的线性区有一定的斜率， 由于差模放大倍数很大，线性区很陡， 可近似视为垂直，就 变成理想运放了。
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理想运放的电压传输特性曲线见下图。
uP
uO
uN
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图 8.1.1 理想运放符号
uo
线性放大区
Aod＝
+Uom
饱和区
0 -Uom
饱和区 uI
图 理想运放的电压传输特性
本章讨论的集成运放的线性应用电路就是工作在电压传输 特性的线性区。一定要注意“虚短”的使用条件，要保证运放 工作在线性区，必须加入负反馈，使电路处于闭环状态，用反 馈信号来压制输入信号，以免净输入过大，使运放进入非线性 区。
第8章 运算放大器和模拟乘法器线性应用电路
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8.1.2.2 虚断
由于理想运放的输入电阻Rid∞ ，故流入运放同相和 反相输入端的电流都可以视为近似为零，就象开路一样。 当然运放的输入端不能真正开路，只是因流入运放的电 流远小于外电路的电流，故近似看作断路，这一特性称 为“虚断”。
运放在线性区工作才有“虚短”的特性，运用“虚 短”和“虚断”的特性，可以大大简化运放应用电路的 分析。一定要注意“虚短”的使用条件，要保证运放工 作在线性区。因为运放的开环增益十分大，必须加入负 反馈，使电路处于闭环状态，用反馈信号来压制输入信 号，以免净输入过大，使运放进入非线性区，就失去了 “虚短”的特性。