理想运算放大器的等效电路

运算放大器的原理与特性

运算放大器参数和理想特性

开环增益(Avo):运算放大器的主要功能是放大输入信号,开环增益越大越好。开环增益是没有正反馈或负反馈的运算放大器的增益,对于这样的放大器,增益将是无限的,但典型的实际值范围约为20000至200000。

输入阻抗(ZIN):输入阻抗是输入电压与输入电流的比率,假定为无限,以防止任何电流从源电源流入放大器的输入电路(IIN=0)。实际运算放大器的输入泄漏电流从几微微安至几毫安。

输出阻抗(ZOUT):理想的运算放大器的输出阻抗假定为零,可以用作没有内部电阻的理想内部电压源,因此它可以向负载提供所需的电流。该内部电阻有效地与负载串联,从而降低了负载可用的输出电压。实际运算放大器的输出阻抗为100-20kΩ。

带宽(BW):理想的运算放大器具有无限的频率响应,并且可以将任何频率信号从DC放大到最高AC频率,因此可以假定它具有无限的带宽。对于实际的运算放大器,带宽受增益带宽乘积(GB)的限制,该乘积等于放大器增益变为单位的频率。

失调电压(VIO):当反相输入和同相输入之间的电压差为零,相同或两个输入都接地时,放大器的输出将为零。实际运算放大器具有一定的输出失调电压。

从上面的这些“理想化”特性,我们可以看到输入电阻是无限的,因此没有电流流入任何一个输入端子(“电流规则”),并且差分输入失调电压为零(“电压规则”)。重要的是要记住这两个属性,因为它们将帮助我们了解运算放大器在运算放大器电路的分析和设计方面的工作原理。

但是,实际的运算放大器(例如,通用的uA741)不具有无限的增益或带宽,而具有典型的“开环增益”,其定义为放大器在不连接任何外部反馈信号的情况下输出放大信号,对于典型的运算放大器在DC(0Hz)时约为100dB。该输出增益在大约1MHz处随频率下降到“单位增益”或1呈线性下降,这在下面的开环增益响应曲线中显示。

开环频率响应曲线

运算放大器的原理与特性

从该频率响应曲线可以看出,增益与频率的乘积在曲线的任何一点都是恒定的。同样,单位增益(0dB)频率也决定了曲线上任何一点的放大器增益。该常数通常称为增益带宽积或GBP。因此:

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