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浅谈理想的电压反馈型运算放大器
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2017-11-17
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简介
运算放大器是线性设计的基本构建模块之一。在经典模式下，运算放大器由两个输入引脚和一个输出引脚构成，其中一个输入引脚使信号反相，另一个输入引脚则保持信号的相位。运算放大器的标准符号如图1所示。其中略去了电源引脚，该引脚显然是器件工作的必需引脚。
图1：运算放大器的标准符号
运算放大器“的标准简称是”运放“。这一名称源于放大器设计的早期，当时运算放大器应用于模拟计算机中。（是的，第一代计算机是模拟的，不是数字的。）当这种基础放大器与几个外部元件配合使用时，可以执行各种数学”运算“，如加、积分等。模拟计算机的主要用途之一体现在第二次世界大战期间，当时，它们被用来绘制弹道轨迹。有关运算放大器的历史，请看参考文献2.
理想的电压反馈（VFB）模型
理想的电压反馈（VFB）运算放大器经典模型具有以下特征：
1.输入阻抗无穷大
2.带宽无穷大
3.电压增益无穷大
4.零输出阻抗
5.零功耗
虽然这些并不现实，但这些理想标准决定着运算放大器的质量。
这就是所谓的电压反馈（VFB）模型。这类运算放大器包括带宽在10 MHz以下的几乎所有运算放大器，以及带宽更高的运算放大器的90%.电流反馈（CFB）是另一种运算放大器架构，我们将在另一教程中讨论。图2总结了理想的电压反馈运算放大器的属性。
图2：理想的电压反馈运算放大器的属性
基本工作原理
理想的运算放大器的基本工作原理非常简单。首先，我们假定输出信号的一部分反馈至反相引脚，以建立放大器的固定增益。这是负反馈。通过运算放大器输入引脚的任何差分电压都将与放大器的开环增益（对于理想的运算放大器，该值无穷大）相乘。如果该差分电压的幅度在反相（–）引脚上为正且高于同相（+）引脚，则输出会变成负。如果差分电压的幅度在同相（+）引脚上为正且高于反相（–）引脚，则输出电压将变成正。放大器的无穷大开环增益会尝试迫使差分输入电压变为零值。只要输入和输出处于放大器的工作电压范围之内，就会使差分输入电压保持于零，输出为输入电压与反馈网络决定的增益之积。请注意，输出对差模电压而非共模电压作出反应。
运算放大器是线性设计的基本构建模块之一。在经典模式下，运算放大器由两个输入引脚和一个输出引脚构成，其中一个输入引脚使信号反相，另一个输入引脚则保持信号的相位。运算放大器的标准符号如图1所示。其中略去了电源引脚，该引脚显然是器件工作的必需引脚。
图1：运算放大器的标准符号
运算放大器“的标准简称是”运放“。这一名称源于放大器设计的早期，当时运算放大器应用于模拟计算机中。（是的，第一代计算机是模拟的，不是数字的。）当这种基础放大器与几个外部元件配合使用时，可以执行各种数学”运算“，如加、积分等。模拟计算机的主要用途之一体现在第二次世界大战期间，当时，它们被用来绘制弹道轨迹。有关运算放大器的历史，请看参考文献2.
理想的电压反馈（VFB）模型
理想的电压反馈（VFB）运算放大器经典模型具有以下特征：
1.输入阻抗无穷大
2.带宽无穷大
3.电压增益无穷大
4.零输出阻抗
5.零功耗
虽然这些并不现实，但这些理想标准决定着运算放大器的质量。
这就是所谓的电压反馈（VFB）模型。这类运算放大器包括带宽在10 MHz以下的几乎所有运算放大器，以及带宽更高的运算放大器的90%.电流反馈（CFB）是另一种运算放大器架构，我们将在另一教程中讨论。图2总结了理想的电压反馈运算放大器的属性。
图2：理想的电压反馈运算放大器的属性
基本工作原理
理想的运算放大器的基本工作原理非常简单。首先，我们假定输出信号的一部分反馈至反相引脚，以建立放大器的固定增益。这是负反馈。通过运算放大器输入引脚的任何差分电压都将与放大器的开环增益（对于理想的运算放大器，该值无穷大）相乘。如果该差分电压的幅度在反相（–）引脚上为正且高于同相（+）引脚，则输出会变成负。如果差分电压的幅度在同相（+）引脚上为正且高于反相（–）引脚，则输出电压将变成正。放大器的无穷大开环增益会尝试迫使差分输入电压变为零值。只要输入和输出处于放大器的工作电压范围之内，就会使差分输入电压保持于零，输出为输入电压与反馈网络决定的增益之积。请注意，输出对差模电压而非共模电压作出反应。
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