运算放大器的放大原理是什么？

　　01

　　一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻，这个平衡电阻的作用是什么呢？

　　（1） 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。

　　芯片内部的电路通常都是直接耦合的，它能够自动调节静态工作点，但是，如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地，它的自动调节功能就不正常了，因为芯片内部的晶体管无法抬高地线的电压，也无法拉低电源的电压，这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件，电路需要另外分析。

　　（2）消除静态基极电流对输出电压的影响，大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡，这也是其得名的原因。

　　02

　　同相比例运算放大器，在反馈电阻上并一个电容的作用是什么？

　　（1）反馈电阻并电容形成一个高通滤波器， 局部高频率放大特别厉害。

　　（2）防止自激。

　　03

　　运算放大器同相放大电路如果不接平衡电阻有什么后果？

　　烧毁运算放大器，有可能损坏运放，电阻能起到分压的作用。

　　04

　　在运算放大器输入端上拉电容，下拉电阻能起到什么作用？

　　是为了获得正反馈和负反馈的问题，这要看具体连接。比如我把现在输入电压信号，输出电压信号，再在输出端取出一根线连到输入段，那么由于上面的那个电阻，部分输出信号通过该电阻后获得一个电压值，对输入的电压进行分流，使得输入电压变小，这就是一个负反馈。因为信号源输出的信号总是不变的，通过负反馈可以对输出的信号进行矫正。

　　05

　　运算放大器接成积分器，在积分电容的两端并联电阻RF的作用是什么？

　　泄放电阻，用于防止输出电压失控。

　　06

　　为什么一般都在运算放大器输入端串联电阻和电容？

　　如果你熟悉运算放大器的内部电路的话，你会知道，不论什么运算放大器都是由几个几个晶体管或是MOS管组成。在没有外接元件的情况下，运算放大器就是个比较器，同相端电压高的时候，会输出近似于正电压的电平，反之也一样……但这样运放似乎没有什么太大的用处，只有在外接电路的时候，构成反馈形式，才会使运放有放大、翻转等功能。

　　07

　　运算放大器同相放大电路如果平衡电阻不对有什么后果？

　　（1）同相反相端不平衡，输入为0时也会有输出，输入信号时输出值总比理论输出值大（或小）一个固定的数。

　　（2）输入偏置电流引起的误差不能被消除。

　　08

　　理想集成运算放大器的放大倍数是多少？输入阻抗是多少？其同相输入端和反相输入端之间的电压是多少？

　　放大倍数是无穷大，输入阻抗是无穷小，同向输入和反向输入之间电压几乎相同。

　　09

　　为什么理想运算放大器的开环增益为无限大？

　　（1）实际的运放开环增益达到10万以上，非常非常大所以把实际运算放大器理的开环增益想化为无穷大，并由此导出虚地。

　　（2）导出虚地只是针对反相放大器而言吧。运算放大器的开环增益无穷大，可以使得我们在设计电路的时候，闭环增益可以不受开环增益的限制，而仅仅取决于外部元件。就是牺牲大的开环增益换取闭环增益的稳定性。

　　（3）导出虚地是针对运放在负反馈接法时不仅仅是反相放大器；正反馈时没有虚地。

　　（4）很好理解假设增益很小，则对于一个输出电压，加在运放两端的电压的差值相对较大，如果接成负反馈状态，就会带来运放两端的电压的不一致，从而引起放大的误差。

　　（5）运放“虚短” 的实现有两个条件：

　　①运放的开环增益A 要足够大；

　　②要有负反馈电路。

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　　将输入信号直接加到同相输入端，反相输入端通过电阻接地，为什么U_ = U+ =Ui≠0？不是虚地吗？

　　问题补充：构成虚短要满足一定的条件，那构成虚地也要满足一定的条件？是什么？为什么？

　　（1） 在同相放大电路中，输出通过反馈的作用，使得U（+）自动的跟踪U（-），这样U（+）-U（-）就会接近于0。好像两端短路，所以称“虚短”。

　　（2）由于虚短现象和运放的输入电阻很高，因而流经运放两个输入端的电流很小，接近于0，这个现象叫“虚断”（虚断是虚短派生的，不要以为两者矛盾）。

　　（3）虚地是在反相运放电路中的，（+）端接地，（-）接输入和反馈网络。由于虚短的存在，U（-）和U（+）［电位等于0］很接近，所以称（-）端虚假接地——“虚地”

　　（4）关于条件：虚短是同相放大电路闭环（简单说就是有反馈）工作状态的重要特征，虚地是反相放大电路在闭环工作状态下的重要特征。注意理解虚短的条件（如“接近相等”），应该就ok 。

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　　有的运放上电后即使不输入任何电压也会有输出，而且输出还不小，所以经常用VCC/2作为参考电压。

　　（1）运放在没有任何输入的情况下有输出，是由运放本身的设计结构不对称造成的，即产生了我们常说的输入失调电压Vos，它是运放的一个很重要的性能参数。运放常用VCC/2作为参考电压是因为该运放处在单电源工作状态下，在此时运放真正的参考是VCC/2，故常在运放正端提供一个VCC/2的直流偏置，在正负双电源供电时还是常以地为参考的。

　　运放的选择需注意很多事项，在不是很严格的条件下，常需考虑运放的工作电压、输出电流、功耗、增益带宽积、价格等。当然，当运放在特殊条件下使用时，还需考虑不同的影响因子。

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　　为什么由运算放大器组成的放大电路一般都采用反相输入方式？

　　（1）反相输入法与同相输入法的重大区别是：

　　反相输入法，由于在同相端接一个平衡电阻到地，而在这个电阻上是没有电流的（因为运算放大器的输入电阻极大）， 所以这个同相端就近似等于地电位，称为“虚地”，而反相端与同相端的电位是极接近的，所以，在反相端也存在“虚地”。有虚地的好处是，不存在共模输入信号，即使这个运算放大器的共模抑制比不高，也保证没有共模输出。而同相输入接法，是没有“虚地”的，当使用单端输入信号时，就会产生共模输入信号，即使使用高共模抑制比的运算放大器，也还是会有共模输出的。所以，一般在使用时，都会尽量采用反相输入接法。

　　（2）正相是振荡器，反相才能稳定放大器，接入负反馈。

　　（3）从原理上看，接成同相比例放大电路是可以的。但实际应用时被放大的信号（也就是差模信号）往往很小， 此时就要注意抑制噪声（通常表现为共模信号）。而同相比例放大电路对共模信号的抑制能力很差，需要放大的信号会被淹没在噪声中，不利于后期处理。所以一般选择抑制能力较好的反相比例放大电路。

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　　运放的重要特性？

　　（1）如果运放两个输入端上的电压均为0V，则输出端电压也应该等于0V。但事实上，输出端总有一些电压，该电压称为失调电压VOS。如果将输出端的失调电压除以电路的噪声增益，得到结果称为输入失调电压或输入参考失调电压。这个特性在数据表中通常以VOS给出。VOS被等效成一个与运放反相输入端串联的电压源。必须对放大器的两个输入端施加差分电压，以产生0V输出。

　　（2）理想运放的输入阻抗无穷大，因此不会有电流流入输入端。但是，在输入级中使用双极结晶体管（BJT）的真实运放需要一些工作电流，该电流称为偏置电流（IB）。通常有两个偏置电流：IB+和IB-，它们分别流入两个输入端。IB值的范围很大，特殊类型运放的偏置电流低至 60fA（大z每3μs通过一个电子），而一些高速运放的偏置电流可高达几十mA。

　　（3）第一款单片运放正常工作所需的电源电压范围为±15V。如今，由于电路速度的提高和采用低功率电源（如电池）供电，运放的电源正在向低电压方向发展。尽管运放的电压规格通常被指定为对称的两极电压 （如±15 V），但是这些电压却不一定要求是对称电压或两极电压。对运放而言，只要输入端被偏置在有源区域内（即在共模电压范围内），那么±15V的电源就相当于+30V/0V电源，或者+20V/–10V电源。运放没有接地引脚，除非在单电源供电应用中把负电压轨接地。运放电路的任何器件都不需要接地。

　　高速电路的输入电压摆幅小于低速器件。器件的速度越高，其几何形状就越小，这意味着击穿电压就越低。由于击穿电压较低，器件就必须工作在较低电源电压下。如今，运放的击穿电压一般为±7V左右，因此高速运放的电源电压一般为±5V，它们也能工作在+5V的单电源电压下。

　　对通用运放来说，电源电压可以低至+1、8V。这类运放由单电源供电，但这不一定意味必须采用低电源电压。单电源电压和低电压这两个术语是两个相关而独立的概念。

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　　运算放大器的放大原理是什么？

　　运算放大器核心是一个差动放大器。就是两个三极管背靠背连着。共同分担一个横流源的电流。三极管一个是运放的正向输入，一个是反向输入。正向输入的三极管放大后送到一个功率放大电路放大输出。这样，如果正向输入端的电压升高，那么输出自然也变大了。如果反相输入端电压升高，因为反相三级管和正向三级管共同分担了一个恒流源。反向三级管电流大了，那正向的就要小，所以输出就会降低。因此叫反向输入。当然，电路内部还有很多其它的功能部件，但核心就是这样的。

　　编辑：黄飞