运放基本原理及计算常用知识

一、背景

运算放大器做为常用器件，对于其基本工作计算原理，你是否很清晰呢? 如下图所示，电路工作原理如何，下面的文章，对运放基础知识进行梳理。

二、运放基本原理及计算常用知识

理想运算放大器如图所述，

它具有2个差分的输入端u+和u-,一个单端输出端uo，它们之间具有的关系, 其中Auo为运放的开环电压增益。

uo  = Auo(u+-u-)

理想运放具有如下特点：

1.    Auo足够大，一般无穷大，它的下限截至频率为0，上限截至频率无穷大。

2.    两个输入端均具有无穷大的输入阻抗，即流进、流出的电流为0。

3.    输出端输出电阻为0。

由以上特点，衍生出2个 非常重要的概念，也是其工作在线性区经常用到的概念，需牢记。

a.    虚短的概念

由公式uo  = Auo(u+-u-)可知，因为开环增益为无穷大，即u+-u-接近0，相当于短路，但是真实不是短路的，所以为虚短，在后面的计算中经常用到。

b.    虚断的概念

因为输入端的电阻无穷大，电流为0，看起来就像断开，实际并未断开，所以是虚断。

三、原理运用

有了以上基础，在看第一张图；其中U3 根据 虚短的概念，3脚和2脚相等，而3脚是输入，6脚是输出，且6脚和2脚相连，因此 输入和输出相等，所以它就是通常所说的电压跟随器。

下面U4 A因为其为开环，所以其未工作在运放的线性区，因此不必用虚短和虚端的概念去分析，它就是放大倍数无穷大，工作在2个极端，为运放的供电电源，运放的参考地，在实际应用中的器件，将其称为比较器；即2脚比3脚电压高，则输出为芯片的参考GND电源，2脚比3脚电压低，则输出接近芯片的电源电压。

U8 A是带有反馈的运放，就可以用虚短和虚断的概念去分析了，虚短，2脚和3脚相等，3脚下拉对GND，因此2脚电压为0；虚断，流入2脚的电流为0；因此流过R12和R13的电流相等；因此（Ui-0）/R12= (0-Uo)/R13;因此

Uo=-(Ui/R12)*R13；就是通常说的反向放大电路；在这个电路中，因R12和R13相等，相当于输出反向。