-----前文導讀-----

1、公眾號主頁點擊發消息：

2、點擊下方菜單獲取系列文章

-----本文簡介-----

主要內容包括：

①：共模信號與差模信號

②：理想運算放大器

③：負反饋

④：虛短與虛斷

⑤：輸入阻抗與輸出阻抗

-----正文-----

一、關于集成運放

1. 什么是集成運放

集成運放是由很多晶體管構成的集成電路，與直接用分立晶體管搭建的放大電路相比，其一致性更好且體積更小，因此廣泛應用于各種電路中。

2.集成運放的作用

集成運放能用來進行信號的放大、縮小、濾波等更多種功能。

二、基本概念

1. 共模信號與差模信號

想要學習運算放大器，首先我們了解兩個概念叫共模信號與差模信號，其定義為：任何兩個信號都能拆分為共模信號與差模信號的代數和形式。

差模信號一般用Vid表示：

共模信號 一般用Vcm表示：

假設兩個信號:V1=9V、V2=11V，那么兩個信號的

差模信號為： V2-V1=2V

共模信號為：（11+9）/2=10V

V2可以表示為：Vcm+Vid/2 即：10+1

V1可以表示為：Vcm-Vid/2 即：10-1

那么信號V1和V2可以這樣粗略的理解，他們兩個是在10V的共模電壓下以±1V的峰峰值上下擺動而來，一個是共模電壓加上峰值，一個是共模電壓加下峰值。

如果要用運放對這兩個信號進行調理，那就要考慮所用運放的差模、共模輸入電壓范圍是否允許2V和10V電壓，共模、差模輸入電壓范圍這兩個概念在此后的實際運放應用電路中經常出現，是非常重要的概念。

2.負反饋

負反饋是指，輸出結果對輸入有反向的影響，使系統輸出與系統目標的誤差減小，系統趨于穩定。例如開車的時候油門是輸入，速度是輸出，當我們踩下油門開始加速，加速到超過預期速度時，我們會自然的松油門，速度就會回落到預期速度，即輸出結果對輸入有反向的影響，輸入隨之變化后使輸出與目標值誤差減小。

帶入到運算放大器電路中，例如圖1，一個電壓跟隨器，構成負反饋后，正、負輸入端與輸出端電壓均相等（后面文章會介紹到 ），假設輸出端電壓因擾動升高，因為負反饋連接了負輸入端與輸出端，所以負輸入端電壓也隨之升高，此時正輸入端電壓小于負輸入端電壓，因此輸出電壓會隨之下降，這個過程中輸出結果對輸入有反向的影響 ，導致輸出電壓趨于穩定。

圖1 電壓跟隨器

3.實際運放等效模型

圖2 實際運放等效模型

實際運放等效模型如上圖，其中：

①. A代表開環放大增益，即開環狀態下的放大倍數，一般為10000倍以上；

②. ri代表輸入阻抗，其意義是由于輸入阻抗是有限值，所以輸入端會吸收一定的輸入信號的電流，導致誤差；

③. ro代表輸出阻抗，其意義是，在運放輸出接負載后，由于輸出阻抗的存在，電流流過輸出電阻，會產生一定的壓降，造成輸出誤差。

4.理想運放

圖3理想運放等效模型

理想運放的輸入無窮大，開環增益無窮大，輸出阻抗為零，另外還有無限大共模抑制比、無限大帶寬、零失調和零漂移的特性，這些概念會在后續的文章介紹。

5.虛短與虛斷

當理想運放工作在負反饋狀態下時，其工作在線性工作區，此時會有兩個概念：虛短與虛斷。

虛斷：由于是理想運放，其輸入電阻無窮大，意味著不會有電流流入運放輸入端，此時稱其為虛斷。

虛短：以圖1的電壓跟隨器為例，當其穩定工作時，輸出端電壓與正、負輸入端電壓均相等，由于其工作在負反饋狀態下，當輸出端電壓因擾動增大時，負輸入端由于反饋線的存在也會增大，此時運放正輸入端電壓小于負輸入端電壓，運放輸出開始減小，直到重新達到正、負輸入端電壓與輸出端電壓相等時才會重新達到平衡狀態。也就是說，工作在負反饋狀態下的理想運放其正負輸入端電壓一定是相等的，稱之為虛短。

----總結----

本文簡單介紹了運放相關的基本概念，是學習運放的先導性文章，下一篇將會介紹常見的運放電路構成、計算及其作用。

審核編輯 黃宇