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运算放大器具有哪些输入输出特性?

运算放大器是用途广泛的器件,接入适当的反馈网络,可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。

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运算放大器(运放)的输入输出特性可归纳如下:

输入特性

  1. 高输入阻抗
    典型值在兆欧(MΩ)级别,减少对前级电路的负载效应,接近“虚断”(输入电流趋近于零)。

  2. 输入偏置电流(Input Bias Current)
    流入输入端的微小电流(nA或pA级),可能引起输出电压误差,需通过外部电路补偿。

  3. 输入失调电压(Input Offset Voltage)
    输入为零时,为使输出为零需施加的差模电压(μV~mV级),是直流误差的主要来源。

  4. 共模输入电压范围(CMVR)
    允许施加在两个输入端的共模电压范围,超出可能导致非线性或损坏。

  5. 共模抑制比(CMRR)
    抑制共模信号的能力(单位dB),典型值80~120 dB,高CMRR减少共模干扰的影响。

  6. 差模输入电压范围
    两输入端间的最大允许电压差,超过可能损坏器件或导致非线性。


输出特性

  1. 低输出阻抗
    典型值几十欧姆以下,接近“理想电压源”,增强带负载能力。

  2. 输出电压范围(Output Swing)
    受电源电压限制,通常比电源电压低1~3 V(如±12 V供电时输出约±10 V)。

  3. 摆率(Slew Rate)
    输出电压的最大变化速率(V/μs),限制高频大信号下的响应速度。

  4. 输出电流限制
    最大输出电流能力(通常mA级),过载可能引发失真或热保护。

  5. 短路保护
    部分运放具备输出端对地或电源短路的耐受能力,防止损坏。


其他关键特性

这些特性决定了运放在电路中的实际表现,设计时需结合具体参数(如数据手册指标)进行选型和补偿。

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