什么是运算防大器？它有什么作用？
Published at: Jun, 28 2025
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<p style="line-height: 4em; text-align: center;"><span style="font-size: 20px;"> 2022-11-08 09:23:14</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 运算放大器(Operational Amplifier)是一种差分放大器，具有高输入电阻、低输出电阻、高开放增益（开环增益），并具有可放大+输入引脚与-输入引脚间的电压差的功能。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 每个电路由正侧电源引脚、负侧电源引脚、+输入引脚、-输入引脚、输出引脚等5个引脚构成。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> *通常电源、输入、输出分类以外的引脚名称未进行统一</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em; text-align: center;"><span style="font-size: 20px;"> </span><img src="/public/upload/article/2022/11-08/10f72e3cc2fa3a77cf14cdc7c9e64462.jpg" title="" alt=""/><span style="font-size: 20px;"></span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 运算放大器的电源引脚名称示例</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em; text-align: center;"><span style="font-size: 20px;"><img src="/public/upload/article/2022/11-08/610216848a85720b69a251993af574e0.jpg" title="" alt=""/></span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 运算放大器要求的功能有高输入电阻（阻抗）和低输出电阻。 在下图【电压控制电压源放大器模型】中，输入电压和输出电压的关系如以下公式所示。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 电压控制电压源放大器模型</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em; text-align: center;"><span style="font-size: 20px;"><img src="/public/upload/article/2022/11-08/ae90ac623c341ff1d0a26a75d4c9932a.jpg" title="" alt=""/></span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 公式</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 信号电压Vs是通过电阻分压由信号源电阻Rs和运算放大器的输入电阻Ri分压而得，因此衰减的信号被输入运算放大器。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 但是，当Ri远远大于Rs(Ri=∞)时，公式的第1项可视作近似于1、Vs=Vi。</span></p><p style="line-height: 4em; text-align: center;"><span style="font-size: 20px;"> <img src="/public/upload/article/2022/11-08/eb096054ff13c70fe9757f85f3051d17.jpg" title="" alt=""/></span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 关于以下第2项，放大了的输入电压AvVi被运算放大器的输出电阻Ro和负载电阻RL分压输出。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 此时，当Ro远远小于RL(Ro=0)时，第2项可近似于1，信号可在不衰减的状态下输出。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 这样的运算放大器被称为理想运算放大器。</span></p><p style="line-height: 4em; text-align: center;"><span style="font-size: 20px;"> <img src="/public/upload/article/2022/11-08/4db15bae90ad8d99dff171f537546333.jpg" title="" alt=""/></span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 一般希望运算放大器具有高输入电阻、低输出电阻，尽量设计为接近理想运算放大器的电路结构。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 理想输入电阻和输出电阻</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 信号电压Vs是通过电阻分压由信号源电阻Rs和运算放大器的输入电阻Ri分压而得，因此衰减的信号被输入运算放大器。</span></p><p style="line-height: 4em; text-align: center;"><span style="font-size: 20px;"> <img src="/public/upload/article/2022/11-08/cf535af5b77a553dc522a2fce9eec60c.png" title="" alt=""/></span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 但是，当Ri远远大于Rs(Ri=∞)时，公式的第1项可视作近似于1、Vs=Vi。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 关于以下第2项，放大了的输入电压AvVi被运算放大器的输出电阻Ro和负载电阻RL分压输出。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 此时，当Ro远远小于RL(Ro=0)时，第2项可近似于1，信号可在不衰减的状态下输出。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 这样的运算放大器被称为理想运算放大器。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 一般希望运算放大器具有高输入电阻、低输出电阻，尽量设计为接近理想运算放大器的电路结构。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 电压跟随电路</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 运算放大器按其放大率放大引脚间的电压差，因此输出电压表示如下。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 公式</span></p><p style="line-height: 4em; text-align: center;"><span style="font-size: 20px;"> <img src="/public/upload/article/2022/11-08/235e6a12be477213248096d05ee7b30f.png" title="" alt=""/></span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 当运算放大器的开放增益Av足够大时，可视为左边近似于0、Vs=VOUT。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 增益较低时，公式左边不可近似于0，这样，输出电压会发生误差。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 之所以希望运算放大器有高开放增益，是因为通过该增益可尽量缩小输出电压误差。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 高开放增益从其他角度来看，意味着应尽量减小+输入引脚和-输入引脚间的电位差。即，开放增益越大，VIN+=VIN-的关系成立的可能性就越大。该+输入引脚和-输入引脚的电位基本相等的关系被称为虚短、虚断或虚拟接地。</span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> </span></p><p style="line-height: 4em;"><span style="font-size: 20px;"> 构成负反馈电路使用时，该关系成立，可利用虚拟接地的特性设计应用电路。</span></p><p><br/></p>
