运算放大器分析

引言

运算放大器（简称运放）是一种包括大量晶体管的集成电路，是目前获得应用最广泛的一种集成电路，一般用于信号的放大，采样，运算（线性运算，微分，积分）。由于理想运放本身具有输入阻抗无穷大（实际运放输入阻抗也很大），输出阻抗无穷小（实际运放输入阻抗很小），所以广泛用于信号的隔离场合。本章节内容开始利用之前学习的内容来分析实际电路原理。

一、知识点汇总

1、运放的表示与参数

运放通常有两种表示形式，在实际原理图中通常采用图1所示的符号，在理论分析中通常采用图2所示的符号，两种符号都没有错误，读者可根据自己喜好使用。运放通常有三个信号输入端（排除电源正负极），同相输入端（“+”表示），反向输入端（“-”表示），输出端（“+”表示），一般两个输入端放在一起，用于区分同相输入端和输出端的符号相同的问题。

2、运放的特性曲线

运算放大器特性曲线分为两个区域，线性区与非线性区，如下图所示，线性区内运算放大器可以自由的放大信号，由于理想运放的放大倍数无穷大，实际的放大倍数取决于具体的运算放大器型号。非线性区内运算放大器的输出端只能输出正电压（电源电压正极接入的电压）和负电压（电源电压负极接入的电压）。所以一般称线性区内运算放大器用于放大信号和进行信号的运算，非线性区内运算放大器用于信号的转换与处理。图中一次曲线的定义域内称为运放的线性区，其余的位置称为非线性区。

3、虚短与虚断：由于理想运放的输入阻抗无穷大，所以输入端的电流近似为0，相当于开路，但又不是真正的开路（因为实际运放的输入端有元件连接的关系是不可能做到输入阻抗无穷大的），将这种现象称为虚断。同理，由于同相输入端与反向输入端的电压近似相等（这是因为运算放大器的输入电路是采用差分放大电路实现的，由于输出电压为有限值，所以差分输入电压即同相端与反相端的输入电压差等于0），相当于输入端短路，但又不是实际意义上的短路，将这种现象称为虚短。 虚短与虚断特性是分析运算放大器电路的基本 。

二、例题分析：分析下图所示的电路结构，写出输入与输出的关系，并说明电路的功能。