理想运算放大器的特点分析

　　实际运放的开环电压增益非常大，可以近似认为A=∞和e=0。此时，有限增益运放模型可以进一步简化为理想运放模型，简称理想运放。

　　理想运算放大器特性

　　一个理想的运算放大器（ideal OPAMP）必须具备下列特性：

　　无限大的输入阻抗（Zin=∞）：理想的运算放大器输入端不容许任何电流流入，即上图中的V+与V-两端点的电流信号恒为零，亦即输入阻抗无限大。

　　

　　理想运放模型的符号及转移特性曲线

　　趋近于零的输出阻抗（Zout=0）：理想运算放大器的输出端是一个完美的电压源，无论流至放大器负载的电流如何变化，放大器的输出电压恒为一定值，亦即输出阻抗为零。

　　无限大的开回路增益（Ad=∞）：理想运算放大器的一个重要性质就是开回路的状态下，输入端的差动信号有无限大的电压增益，这个特性使得运算放大器十分适合在实际应用时加上负反馈组态。

　　无限大的共模抑制比（CMRR=∞）：理想运算放大器只能对V+与V-两端点电压的差值有反应，亦即只放大V + − V − 的部份。对于两输入信号的相同的部分（即共模信号）将完全忽略不计。

　　无限大的带宽：理想的运算放大器对于任何频率的输入信号都将以一样的差动增益放大之，不因为信号频率的改变而改变。

　　理想运算放大器工作特点

　　理想运放工作在线性区

　　理想运放工作在线性区时，输出电压与输入电压呈现线性关系，其中，u0是集成运放的输出电压；u+和u-分别是同相输入端及反相输入端的电压；Auo是开环差模电压放大倍数。根据理想运放的特征，可以导出工作在线性区时集成运放的两个重要特点。

　　1）理想运放的差模输入电压等于零

　　由于理想运放的开环差模电压放大倍数等于无穷大，而输出电压为确定数值，同相输入端电压与反相输入端电压近似相等，如同将u+和u-两点短路一样，但两点的短路是虚假的短路，是等效短路，并不是真正的短路，所以把这种现象称为“虚短”。

　　2）理想运放的输入电流等于零

　　由于理想运放的开环输入电阻rid - ∞，因此它不向信号源索取电流，两个输入端都没有电流流入集成运放。

　　此时，同相输入端电流和反相输入端电流都等于零，如同两点断开一样。而这种断开也不是真正的断路，是等效断路，所以把这种现象称为“虚断”。

　　“虚短”和“虚断”是分析理想运放工作在线性区的两条重要结论。

　　理想运放工作在非线性区

　　集成运放工作在非线性区时，输出电压不再随输入电压线性增长，而是达到饱和。

　　理想运放工作在非线性区时，也有两个重要特点。

　　1）当理想运放的u+≠u- 时，理想运放的输出电压达到饱和值

　　当u+ 》u-时，集成运放工作在正向饱和区，输出电压为正饱和值，

　　当u+ 《u-时，集成运放工作在负向饱和压，输出电压为负饱和值，

　　理想运放工作在非线性区时，u+≠u-，不存在“虚短”现象，式（5.1.1）也就不再成立。

　　2）理想运放的输入电流等于零

　　由于理想运放的输入电阻r甜-∞，尽管输入电压u+≠“，仍可认为此时输入电流为零。

　　理想运算放大器的特点分析

　　集成运算放大器，简称运放。三端元件（双端输入、单端输出的电路结构），理想三极管，高增益直流放大器。

　　理想运算放大器（有时简称运放）的特点如下：

　　（1）极大的输入电阻

　　高输入阻抗，输入端流入电流近于0，几乎不取用信号源电流，近于电压控制特性，从而导出“虚断”概念；

　　（2）极小的输出电阻

　　具有（在负载能力以内）不挑负载，适应任意负载的特性。后级负载电路的阻抗大小不会影响到输出电压。

　　（3）无穷大的电压放大倍数（可达百万或千万倍）。这就决定了：在一定供电电压条件下，放大器仅能工作闭环（负反馈）模式下，且实际的放大倍数是有限的；开环模式即为比较器状态，输出为高、低电平二态。

　　在闭环（有限放大倍数）状态下，放大器的脾性是随机比较两输入端的电位高低，不等时输出级即时做出调整动作，放大的最后目的，是使两输入端电位相等（其差为0V），从而导出“虚短”概念。

　　其实，在放大过程中，是在进行着“放大不离比较，比较不离放大”动态平衡的调整。

　　整个模拟电路教程，在大学或高职高专的正统教学规程上，其内容相当庞大，而学习难度尤高，尤其牵涉太多的高等数字运算，因而学习运算电路，被相当多的学子视为畏途，更有人将模拟电路称之为“魔电”，越学越晕，导致不能学以致用。以我本人几十年来对电子电路的原理掌握和实践应用经验为据，写就该章。就我看来，整个运放电路的应用，如果用3个课时来解决掉，掌握原理和检修方法，一步到位修运放电路，是完全可以实现的。