理想运算放大器的特点及应用

在分析运算放大器时，一般将它看成是一个理想运算放大器，使分析简单、方便.用理想运算放大器代替实际的运算放大器虽然会产生误差，但是实际运算放大器的技术指标比较接近理想化的条件，因此代替所带来的误差并不严重，在工程计算上是允许的，而理想化后使分析过程大大简化.

理想化的主要条件是：开环电压放大倍数Auo→∞；差模输入电阻rid→∞；开环输出电阻ro→0；共模抑制比.

图5-9　理想运算放大器的图形符号

以下对运算放大器的线性运算都是根据它的理想化条件来分析的.理想运算放大器的图形符号如图5-9所示，u-表示反相输入端对公共端的电压，u＋表示同相输入端对公共端的电压.方框中的符号“∞”表示理想运算放大器.uo表示输出端对地的电压.运算放大器可工作在线性区，也可工作在非线性区.运算放大器工作在线性区时，uo和（u＋-u-）是线性关系，即uo=A∞（u＋-u-）.运算放大器是一个线性元件.由于开环电压放大倍数A∞很大，即使很小（毫伏级以下）的输入信号也足以使输出电压饱和，饱和值为接近正电源电压值或负电源电压值，若运算放大器工作在线性区，通常要引入负反馈.

运算放大器工作在线性区时，分析依据有如下两条：

①由于运算放大器的差模输入电阻rid→∞，因此可以认为两个输入端的输入电流为零，即i＋=i-=0，称为“虚断”.

②由于运算放大器的开环电压放大倍数Auo→∞，而输出电压uo值是有限的，输出电压与输入电压（u＋-u-）是线性关系，即(www.xing528.com)

uo=A∞（u＋-u-）

可得

即

当同相端接“地”时u＋=0，u＋为“地”电位，由式（5-1）可知，u-也等于0，反相端也是“地”电位，但反相端并没有接“地”，因此反相端是一个不接“地”的“地”，称反相端为“虚地”端.

由于u＋≈u-，理想运算放大器的两个输入端无电位差，两个输入端之间无电压.u＋、u-两个输入端可以认为是短接的，但实际上不是短接的，因此称u＋端与u-端是“虚短”.