运算放大器基础知识
运算放大器，也称为 Op-Amp，是一种集成电路，可用于执行各种线性、非线性和数学运算。运算放大器是一种直接耦合高增益放大器。您可以使用交流和直流信号操作运算放大器。本章讨论运算放大器的特性和类型。
运算放大器的构造
运算放大器由差分放大器、电平转换器和输出级组成。差分放大器存在于运算放大器的输入级，因此运算放大器由两个输入端组成。其中一个端子称为反相端，另一个端子称为非反相端。端子的命名基于其各自输入和输出之间的相位关系。
运算放大器的特性
运算放大器的重要特性或参数如下 −
- 开环电压增益
- 输出失调电压
- 共模抑制比
- 斜率
本节详细讨论了这些特性，如下所示 −
开环电压增益
运算放大器的开环电压增益是其没有任何反馈路径的差分增益。
从数学上讲，运算放大器的开环电压增益表示为 −
$$A_{v}= \frac{v_0}{v_1-v_2}$$
输出失调电压
当运算放大器的差分输入电压为零时，运算放大器输出端的电压称为输出失调电压
共模抑制比
运算放大器的共模抑制比 (CMRR) 定义为闭环差分增益 $A_{d}$ 与共模增益 $A_{c}$ 之比。
从数学上讲，CMRR 可以表示为 −
$$CMRR=\frac{A_{d}}{A_{c}}$$
请注意，运算放大器的共模增益 $A_{c}$ 是共模输出电压与共模输入之比电压。
斜率
运算放大器的斜率定义为由于阶跃输入电压导致的输出电压的最大变化率。
从数学上讲，斜率 (SR) 可以表示为 −
$$SR=Maximum\:of\:\frac{ ext{d}V_{0}}{ ext{d}t}$$
其中，$V_{0}$ 是输出电压。一般来说，斜率以 $V/\mu\:Sec$ 或 $V/m\:Sec$ 为单位进行测量。
运算放大器的类型
运算放大器用具有两个输入和一个输出的三角形符号表示。
运算放大器有两种类型：理想运算放大器和实用运算放大器。
下面将详细讨论它们 −
理想运算放大器
理想运算放大器仅存在于理论中，实际上并不存在。理想运算放大器的等效电路如下图所示 −
理想运算放大器具有以下特征 −
输入阻抗 $Z_{i}=\infty\Omega$
输出阻抗 $Z_{0}=0\Omega$
开环电压增益 $A_{v}=\infty$
如果(差分)输入电压 $V_{i}=0V$，则输出电压为$V_{0}=0V$
带宽为无穷大。这意味着，理想的运算放大器将放大任何频率的信号而不会产生任何衰减。
共模抑制比(CMRR)为无穷大。
斜率(SR)为无穷大。这意味着，理想的运算放大器将响应输入阶跃电压而立即产生输出变化。
实用运算放大器
实际上，运算放大器并不理想，并且由于制造过程中的一些缺陷而偏离了其理想特性。实际运算放大器的等效电路如下图所示 −
实际运算放大器具有以下特征 −
输入阻抗，$Z_{i}$ 数量级为 兆欧姆。
输出阻抗，$Z_{0}$ 数量级为 几欧姆。
开环电压增益，$A_{v}$ 将高。
选择实际运算放大器时，应检查是否它满足以下条件 −
输入阻抗，$Z_{i}$应尽可能高。
输出阻抗，$Z_{0}$应尽可能低。
开环电压增益，$A_{v}$应尽可能高。
输出失调电压应尽可能低。
工作带宽应尽可能高。
CMRR应尽可能高。
斜率应尽可能高。
注意 − IC 741运算放大器是最流行和实用的运算放大器。
